专利名称：张紧轮的制作方法
技术领域：
本发明涉及张紧轮，具体涉及这样一种张紧轮，这种张紧轮可以进行线性运动，并可以由线性支承件和弧形减振部件减振。
背景技术：
用在汽车等上的大多数发动机包括许多皮带驱动辅助系统，为了正确操作发动机，这些辅助系统是必须的。这些辅助系统包括交流发电机、空调压缩机和液力转向泵。
这些辅助系统一般装在发电机的前表面上。各个辅助系统具有皮带轮，该皮带轮装在用于接收某种形式皮带传送装置动力的轴上。在较早的系统中，各个辅助系统由专用皮带驱动，该皮带在辅助系统和曲轴之间运行，随着皮带工艺的改进，现在在大多数应用中采用单一的蛇形皮带，该蛇形皮带运行在各种辅助部件之间。该蛇形皮带由发动机的曲轴驱动。
因为蛇形皮带必须绕所有辅助系统，所以它一般比原有的皮带长。为了进行正确操作，该皮带装配成受到预定张力的作用。当其操作时，皮带稍微被拉伸。这样便造成皮带张力的减小，从而使皮带滑动，造成过大的噪音和磨损。因此在使用期间当皮带伸长时，皮带张紧装置最好保持适当的皮带张力。
当皮带张紧装置操作时，该皮带由于与皮带轮相互作用，通常发生振动。这种振动是不希望有的，因为这种振动可能引起皮带和张紧装置的过早磨损。因此在该张紧装置上加上减振机构，以减少皮带的振动。
已经提出各种先有技术的减振机构。这些机构包括基于粘滞流体的减振器、基于摩擦表面滑动或者相互作用的减振机构以及采用一系列相互作用弹簧的减振器。各种减振器取决于用单一形式的减振机构来执行减振操作。各种减振器具有皮带轮与减振机构的组合结构，该减振器装在皮带轮的外面。这样，为达到目的便产生过大的装置。
将减振机构和张紧机构装在皮带轮的直径范围内便可解决这种尺寸过大的问题，由此可以减小其整个尺寸。
Dec的美国专利no.5045029(1991)是这种技术的代表，该专利公开一种皮带轮，该皮带轮装在一个由压缩弹簧施加偏压力的枢轴上。该减振装置作用在该枢轴上，从而可以减小该枢轴的振动。这些构件一般装在皮带轮的环形空间内。还可参考Dec的美国专利no.5073148(1991)、Thomey的美国专利no.5370585(1994)以及Thomey的美国专利NO.4696663(1987)。
这些先有技术的张紧装置很复杂，包含很多构件。各种先有技术张紧装置在其操作时，强迫皮带轮沿弧形运动，因此需要较大的静空间。先有技术的这种枢轴结构限制了张紧装置可利用的操作运动范围。另外，只应用了单一的减振机构，这又进一步限制了张紧装置缓冲超过给定能量冲击的能力。
需要的是一种张紧装置，该张紧装置的皮带轮支架可以进行线性运动。需要的是一种张紧装置，该张紧装置具有线性支承件，该支承件可以响应皮带轮的线性运动施加减振力。需要的是一种张紧装置，该张紧装置可以利用带子与弧形支架表面啮合的带子啮合作用力进行减振。需要的是一种张紧装置，该张紧装置使得所有需要的构件均可装在皮带轮直径的范围内。需要的是一种张紧装置，该张紧装置使得所有需要的构件均装配在皮带轮的环形空间内。本发明满足了这些要求。
发明概要本发明的主要目的是提供一种张紧装置，该张紧装置具有可以进行线性运动的皮带轮支架。
本发明的另一方面是提供一种具有线性支承件的张紧装置，该张紧装置可以响应皮带轮的线性运动而施加减振力。
本发明的另一方面是提供一种张紧装置，该张紧装置可利用带子与弧形支架表面啮合的啮合作用力产生减振作用。
本发明的另一方面是提供一种所有需要部件均装配在皮带轮直径范围内的张紧装置。
本发明的另一方面是提供一种使所有需要构件均装在皮带轮环形空间内的张紧装置。
下面说明本发明以及附图，由此可以明显看出本发明的其它方面。
本发明包含可以进行线性运动的张紧装置。皮带轮轴颈于支架。采用支承件来滑动连接支架和底座。该支承件约束支架，因此约束皮带轮，使其沿预定路径运行。该支架还包括与摩擦带或减振带相互作用的弧形减振表面。扭力弹簧同心地啮合摩擦材料带，在支架响应皮带轮的冲击或者作用力而运动时该材料带可压在弧形减振表面上并与其啮合。当皮带的冲击负载使支架沿预定路径运动时，在减振带和底座之间的接触将使弹簧进一步将摩擦减振材料压在支架的弧形表面上，由此可以缓冲支架的运动。另外，皮带轮的轴线与支承件的中心线是错开的。当支架运动时，便在支架和底座之间产生通过支承件作用的力偶。该力偶的力在支承表面之间产生摩擦力，由此可进一步缓冲支架的运动，因而进一步缓冲皮带轮的运动。
附图的简要说明本发明的附图包含在本文中，构成本说明的一部分，这些附图例示出本发明的优选实施例，与文中的说明一起可用于解释本发明的原理。
图1是本发明的侧视横截面图，此图是沿图2的B-B线截取的截面图。
图2是本发明的局部横截面平面图。
图3是线性支承件的活动体示意图。
图4是导向件和轨道的细节图。
图5是另一个实施例的局部横截面平面图。
图6是图5所示支枢点的横截面例示图。
优选实施例的详细说明图1是沿图2的B-B线截取的本发明的侧视横截面图。本发明的张紧装置包括一皮带轮2，该皮带轮2经轴承3安装到支架4。在优选实施例中，该轴承3被压配合在支架4内，可以应用在这种技术中已知的任何合适装置进行机械连接。皮带轮2和支架4包括在2000年3月14日提出的美国专利申请09/525607中公开的张紧皮带轮。按照该专利申请09/525607的说明，该皮带轮2的法兰32支承在轴承3的内轴承环113上。轴33和螺母24将皮带轮2固定于轴承3的内轴承环上。
在支架4的下表面上装上支承部件或者导向件7。该导向件7具有侧壁17，该侧壁与支架4形成倾斜的锐角，构成如图4所示的C字形。支承部件或者轨道9、10固定在底座8上。导向件7的侧壁17与轨道9、10的倾斜侧壁可滑动地啮合和配合。该导向件7和轨道9、10强迫支架4基本上进行线性运动，如图2所示。我们应当看出，导向件7和相配合的轨道9、10包含线性支承件。虽然轨道9、10示出为分开的部件，但是它们可以结合为一个单一的部件，只要该部件的边缘可以滑动啮合导向件7，其啮合方式基本上与轨道9、10的啮合方式相同。
偏压部件或者弹簧11承受到力或者皮带负载BL的作用。弹簧11围绕减振机构支承件5。在优选实施例中，弹簧11是扭力弹簧。弹簧11的端部19用夹具50固定在支承件5上，如图2所示。摩擦材料6固定在支承件5的内表面上，位于支承件5和支架4之间。摩擦材料6可以包括在运动减振技术中的任何已知材料，包括具有内部润滑剂的尼龙6/6，或者尼龙4/6，但不限于这些材料。
摩擦材料6又在环形方向啮合支架4的外表面18。支承件5、摩擦材料6和支架4的外表面18基本上对皮带轮轴线15是共轴的。支承件5的端部13与底板8上的止动件或者突出部12啮合，并支承在该突出部上。弹簧11的端部119用夹具40固定在支架4上。可以容易地看出，弹簧11、支承件5和摩擦材料6被紧密地装在皮带轮的环形空间S以及皮带轮的厚度t的范围内。这种结构导致该张紧装置占据了最小的空间，该空间只由皮带轮的直径和厚度确定，同时增大了运动范围以及增加了对冲击振幅大于先有技术减振器冲击振幅的冲击的减振作用。
图2是本发明的局部横截面平面图。支承件5和摩擦材料6大体为圆环形，这些部件基本上与皮带轮2的转动轴共轴线。
轨道9、10相对于轴线B-B彼此是错开的。该轨道9、10在径向方向与皮带轮的转动轴线15也是偏心错开的。导向件7包括与各个轨道9、10啮合的单一部件。弹簧11、支承件5和摩擦材料6由图中示出，装在皮带轮2的外部环形表面22内。在操作时，导向件7因而支架4在正方向和反方向均平行于轴线A-A运动。
图3是线性支承件的活动体示意图。
在操作中，皮带14对皮带轮2施加皮带负载或者力，如图2所示，表示为FL。该FL使支架4沿轴线A-A运动，由此使支承件5的端部13压在止动件或者突出部12上。这种运动使弹簧11的端部19运动，使得弹簧卷紧在支架上，如图2所示。当端部19卷紧在表面18上时，支架4沿方向V的运动也使该端部19沿方向DV运动。这是因为表面18由FL压入到减振材料或者摩擦材料6和支承件5内。因此，支承件5沿方向V的运动将沿方向DV牵引端部19。在这种技术中，众所周知，沿卷紧弹簧或者拧紧弹簧线圈的方向拧动弹簧将使弹簧抵抗这种负载或者运动，假如弹簧的另一端是固定的。增加力导致承受这种力的弹力增加，该弹力随弹簧的刚度变化。对于扭力弹簧的一定数目的弹簧线圈，该弹簧由支架4的运动产生的弹簧扭矩值Tspr随杠杆臂距离e变化，该杠杆臂距离e是从轴线A-A到端部13与突出部12接触点的距离。
皮带轮因而支架4沿方向V的进一步运动将使端部19沿方向DV进一步运动，这又进一步使支承件5紧压着表面18上。因此，技术人员可以明显看出，负载或者力FL将使摩擦材料6作用于支架表面18，或者压靠在该支架表面18上。如上所述，当FL增加时，该支承件5和摩擦材料6便逐渐地包裹在表面18上。另外，力和向心卷绕的增加导致抵抗支架4运动的摩擦力增加，因而导致抵抗皮带轮2运动的力增加。这样便可使支架，因而使皮带轮的运动减振。
本发明的张紧装置还包括另一种减振机构。在操作中，如上所述，在张力或负载作用下的皮带绕皮带轮2运行，这种运行又产生轮毂负载力FL，该力作用在皮带轮的轴线15上，因而作用在支架4上。弹力向量FS也作用在支承件5上，阻止支架4的运动。该FS在图中为说明方便起见，表示为单一向量，虽然人们可以很快看出，该力分布在整个减振带6和弧形表面18上。反作用力FR又通过导向件7作用在轨道9、10上。通过导向件7可强制支架4沿位于轨道9、10之间的固定路径P运动。人们可以明显看出，上述力向量的排列可使支架在导向件7和轨道9、10之间保持适当接触，由此可防止导向件7转动。在优选实施例中，支架的预定路径P基本上是直线。在下面图中所示另一实施例中，该路径基本上为弧形。
因为为了进行分析，该张紧装置被假定为处于静态平衡，所以将各种向量相加，得到在轨道9、10上的反作用力向量FRFR＝FS-FL(1)其中FR可分解为通过导向件7作用在轨道9、10上的力偶FR*。如果力FS、FL是彼此平行，则FR*＝0。因此该力偶FR*由弹簧扭矩和距离d确定；FR*d＝Tspr。
与导向件7的配合侧壁17啮合的轨道9、10的侧壁具有预定的摩擦系数。因而在作用于各个轨道9、10的力偶FR*的各个力的作用下，在界面上产生摩擦力。另外，因为轨道9、10具有与支架形成锐角α的啮合表面，所以支架4也造成凸轮作用，因为板的表面啮合倾斜的轨道表面26、27。这样便将sinα因子引入到摩擦力中，假如FR包含法向力。摩擦力又确定减振效果ζ
ζ＝f(α，μ，d，Tspr，R，b) (2)式中μ是各个配合滑动表面17、26、27的摩擦系数；b是图2所示的杠杆臂距离；d是图3所示的距离；α是图4所示的角度；Tspr是弹簧扭矩；R是图1所示材料的半径。使用者可以根据在减振技术中已知的材料选择摩擦系数，该减振材料包括具有内部润滑剂的尼龙6/6或者尼龙4/6，但不限于这些材料。
可以看出，该张紧装置的减振作用是摩擦材料6啮合表面18以及力偶FR*力作用的联合结果，该力偶力的作用通过导向件7产生作用在轨道9、10上的摩擦力。
技术人员可以容易地看出，改变力偶FR*以及改变各个滑动表面的摩擦系数便可以起到减振效果。改变图2中轨道9、10之间的横向距离b、轨道和皮带轮中心之间的距离c以及轨道9、10之间的纵向距离d便可以改变这种减振作用。正确选择各个变数，使用人便可以设计根据一组给定操作参数操作的张紧装置。
图4是导向件和轨道的细节图。在导向件7的倾斜侧壁、表面17和表面27之间的夹角在图中表示为锐角α。作用在轨道表面27的法向力为N，其中FR＝Ncosα。
图5是另一实施例的局部横截面平面图，偏压部件或者弹簧11承受力或皮带负载。该弹簧11围绕减振机构的支承件5。在此实施例中，弹簧11是扭力弹簧。该弹簧11的端部19用夹具50固定于该支承件5。摩擦材料6固定于支承件5的内表面上，位于支承件5和支架4之间。该摩擦材料可以包括运动减振技术中的任何已知材料，包括具有内部润滑剂的尼龙6/6或尼龙4/6，但不限于这些材料。
摩擦材料6又沿环形方向啮合支架4的外表面18。支承件5、摩擦材料6和支架4的外表面18与皮带轮轴线15基本上是共轴的。支承件5的端部13与底座8上的止动件或突出部12啮合，并作用在该突出部上。弹簧11的端部119用夹具40固定于支架4。容易看出，该弹簧11、支承件5和摩擦材料6紧密地装在皮带轮的环形空间S以及皮带轮厚度t的范围内，如图1所示。
枢轴120将支架4机械连接于底座8。该支架4可绕枢轴120转动。通过绕枢轴120转动，所以作用力例如皮带负载可强迫支架4沿大体弧形路径运动。
图6是图5中所示支枢点的横截面例示图。枢轴120连接于支架4，该枢轴120在接收器121内啮合底座8。可以润滑该接收器121，以便有利于枢轴的转动。
虽然本文中已说明本发明的结构，但技术人员可以明显看出，在结构和部件的关系上可以进行各种改变而不违背本文中说明的本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种减振装置，包括具有止动件的底座；具有支架表面的支架；在支架和底座之间的机械啮合装置，由此基本上可强迫支架沿预定路径移动；减振部件，该减振部件具有啮合该止动件的部分，该减振部件具有与支架表面滑动接触的减振表面；偏压部件，该偏压部件的一端连接于减振部件，而另一端连接于支架；因而当受到力的作用时，该支架便沿预定路径移动，使减振部件部分压靠在该止动件上，然后偏压部件阻止支架的进一步运动，该减振表面与缓冲支架运动的支架表面接触。
2.如权利要求1所述的减振装置，其特征在于，该装置还包括装于支架的皮带轮，该皮带轮的转动轴线基本上垂直于该预定路径。
3.如权利要求1所述的减振装置，其特征在于，该机械啮合装置还包括装在底座上的第一支承部件；装在支架上的与第一支承部件滑动啮合的第二支承部件。
4.如权利要求3所述的减振装置，其特征在于，该预定路径基本上是直线。
5.如权利要求3所述的减振装置，其特征在于，该预定路径基本上是弧线。
6.如权利要求1所述的减振装置，其特征在于，该偏压部件包括扭力弹簧。
7.如权利要求1所述的减振装置，其特征在于，该支架表面基本上是弧形。
8.如权利要求1所述的减振装置，其特征在于，该机械啮合装置包括枢轴。
9.如权利要求2所述的减振装置，其特征在于，该偏压部件、支架和减振部件均装在皮带轮的环形空间内，而且还装在皮带轮的厚度范围内。
10.一种减振装置，包括具有止动件的底座；具有支架表面的支架；在该支架和底座之间的机械啮合装置，包括装在底座上的第一支承部件和装在支架上的与该第一支承部件滑动锁合的第二支承部件，其中该支架基本上被约束到沿预定路径运动；减振部件，具有与支架表面滑动接触的减振表面和啮合该止动件的部分；偏压部件，其一端连接于减振部件，而其另一端连接于支架；当受到力的作用时，该支架沿预定路径运动，使减振部件压在该止动部件上，偏压部件然后阻止支架的进一步运动，与该支架表面接触的减振表面可缓冲支架的运动。
11.如权利要求10所述的减振装置，其特征在于，该装置还包括皮带轮，该皮带轮装于支架上，使得皮带轮的转动轴线基本上垂直于该预定路径；该皮带轮的转动轴线对于对称的支承轴线是偏心的。
全文摘要
本发明包括可以进行线性运动的张紧装置。皮带轮(2)装于支架(4)。采用支承件(7)使支架和底座滑动连接。该支承件迫使支架，因而迫使皮带轮沿预定路径移动。该支架还包括弧形减振表面，该减振表面与摩擦带或减振带(6)相互作用。扭力弹簧(11)同心地啮合摩擦材料带(6)，将该带向内压，使得在支架响应皮带轮冲击或者作用力而运动时，与该弧形减振表面啮合。当皮带负载冲击使支架沿预定路径移动时，该减振带和底座之间的接触便使弹簧进一步将摩擦减振材料压在支架的弧形表面上，由此可以缓冲支架的运动。另外，皮带轮的轴线与支承件的中心线错开。当支架运动时，在支架和底座之间便产生通过支承件作用的力偶。该力偶的力在支承表面之间产生摩擦力，由此可缓冲支架的运动，因而缓冲皮带轮的运动。
文档编号F16H7/08GK1454300SQ01813572
公开日2003年11月5日 申请日期2001年7月31日 优先权日2000年8月1日
发明者亚历山大·塞尔克 申请人:盖茨公司