本发明专利技术涉及一种变刚度自动皮带张紧装置。它包括皮带轮、滚动轴承、偏心轮和安装在底板上的芯轴，皮带轮通过滚动轴承套装在偏心轮上，偏心轮套装在芯轴上，构成偏心移位机构，在底板与偏心轮之间装有圆柱螺旋弹簧套装在弹簧套座上构成的偏心轮变刚度扭转机构。它的阻尼采用偏心轮与芯轴间的摩擦阻尼器和偏心轮端面摩擦阻尼器。本发明专利技术结构简单，具有非线性刚度、柔性止动和有效摩擦阻尼特点，适用于汽车发动机前端附带传动和正时带传动的皮带张力控制和振动抑制。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种皮带自动张紧装置，特别是一种适用于发动机前端附件带传动和正时带传动的皮带张力控制和振动抑制的变刚度自动皮带张紧装置。
技术介绍
在现代汽车发动机广泛使用带传动驱动发电机、空调压缩机、风扇等发动机附件，连需要和曲轴保持严格相位关系的凸轮轴也采用带传动。为了保持适当的皮带张力避免皮带打滑、补偿皮带磨损和老化后的伸长量，自动张紧轮是必不可少的部件。常见的自动张紧轮是摆动式的，也有是直线移动式的，如US01/24096(CN01813572.2)等。摆动式自动张紧轮的结构比较简单，所以更常见，其结构和工作原理大致如下摆臂可以绕固定支架上的第一芯轴摆动；张紧轮安装在摆臂上，可以绕第二轴自由旋转。固定支架和摆臂之间有一扭转弹簧。工作时，张紧轮作为带传动轮系中的惰轮在扭转弹簧的作用下压紧皮带，使皮带保持适合的张力。详细的结构参见美国专利US5030172、US5443424、US5545095、US5718649、US5803850、US6206797等。张紧必须具有一定的阻尼系数，以抑制传动系统的振动和张紧机构对皮带的撞击。普通张紧轮在张紧力传递途径中设置摩擦副提供摩擦阻尼，结构比较简单，但会给运动副带来磨损，影响使用寿命。有许多公开的专利提出了多种形式的阻尼器。例如，美国专利US4696663提供了一种利用扭转弹簧的扭力的制动器，这个扭转弹簧同时又可以提供张紧力；US018562(CN1668863A)提出了一种在张紧上应用弹性盘阻尼器的技术方案；JP171359(CN1144892A)设计了在张紧器和支架之间利用环簧压迫阻尼元件而产生阻尼力的机构。这些张紧轮附有专门的阻尼器，元件比较多，结构比较复杂，成本也较高。普通摆动式自动张紧轮采用线性扭转弹簧对皮带施加张紧力，并且设置刚性的止动件限制张紧轮的摆动幅度。张紧轮的这些特性对于发动机和负载工况突变时是不利的，往往引起剧烈的皮带跨度振动、限位元件之间的刚性撞击、皮带系统的异响等现象。现有的弹性止动技术不常见，也不能完全实现柔性止动。例如在CA97/00578(CN1232530A)中，利用扭转弹簧的末端簧丝作为“弹性”止动件，可以缓和撞击力，但还是不能避免张紧力矩的突变。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有汽车自动皮带张紧装置的上述缺陷，提供一种改进的变刚度自动皮带张紧装置，其结构简单，具有非线性刚度、柔性止动和有效摩擦阻尼特点。为达到上述目的，本专利技术的构思是采用偏心移位机构，带动惰轮移位而改变皮带的张紧力。采用由圆柱螺旋弹簧套装在弹簧套座上构成的偏心轮变刚度扭转机构，使皮带张紧装置具有非线性刚度，其原理是常规的圆柱螺旋扭转弹簧的扭转刚度是线性的。当弹簧的变形受到某种约束时，就会表现出显著的非线性。本专利技术利用弹簧和弹簧座的有效间隙配合实现弹簧的非线性变形。弹簧先进行一定量的线性变形后，弹簧的内径缩小，部分簧丝开始缠绕到弹簧座上。此时，扭转刚度逐步提高，非常适应发动机减速时的工况。还采用一种刚柔相济的限位结构当偏心轮的摆角接近上极限时，扭转弹簧进入非线性变形最后阶段，扭力提升很快，起到柔性限位的作用，避免挡块之间的硬碰撞。保留传统的硬挡块结构，作为受到大冲击时的最后限制，保护柔性止动结构。本专利技术的阻尼器采用摩擦阻尼由两部分构成一部分由偏心轮孔和芯轴之间的摩擦力产生，阻尼力矩和张紧力基本成正比；另一部分是有偏心轮端面上的阻尼器提供的，将扭转弹簧兼作压缩弹簧使用，压缩扭转弹簧的轴向力作用于阻尼器产生摩擦阻尼，阻尼力矩和张紧力基本无关。根据上述的专利技术构思，本专利技术采用下述技术方案一种变刚度自动皮带张紧装置，包括皮带轮、滚动轴承、偏心轮和安装在底板上的芯轴，所述的皮带轮经滚动轴承套装在偏心轮上，偏心轮套装在芯轴上，构成偏心移位机构；其特征在于在所述的底板与偏心轮之间装有圆柱螺旋弹簧套装在弹簧套座上构成的偏心轮变刚度扭转机构。上述的偏心轮变刚度扭转机构中的圆柱螺旋弹簧作为扭簧作用，安装结构为圆柱螺旋弹簧的一端压在弹簧套座的凸缘座上而端圈簧丝径向外伸引脚固定在底板上，而另一端顶在偏心轮的底面而端圈簧丝径向外伸引脚嵌在偏心轮外缘的凹槽中；圆柱螺旋弹簧的内径与弹簧套座的套筒外径之间形成有效间隙在正常负载下，偏心轮向加载方向偏转，圆柱螺旋弹簧扭紧而内径变小，但不与弹簧套座的套筒缠绕，其扭矩随转角线性增大；在负载突变时，圆柱螺旋弹簧开始缠绕弹簧套座的套筒，其扭矩与转角关系呈非线性变化。上述的弹簧套座的套筒形状为圆筒形、或圆锥筒形、或带有开口的圆筒形。上述的偏心轮通过一个轴套套装在芯轴上，轴套与偏心轮过盈配合，轴套与芯轴间隙配合，构成圆柱摩擦副阻尼器。上述的轴套由摩擦材料或者由轴套为塑料-青铜-钢板多层复合材料制成。上述的芯轴的顶端装有偏心轮的端面阻尼器。上述的端面阻尼器的结构是芯轴顶端固定套装一个盘状件，盘状件内面附有一层摩擦材料而与偏心轮端面在圆柱螺旋弹簧作为压簧作用的施压下构成摩擦副。上述的端面阻尼器的结构是芯轴顶端固定套装一个带有锥面的盘状件，偏心轮端面固定安装一个对应的带锥面的盘状件，该两个盘状件中的一个盘状件内面附有一层摩擦材料，则两个盘状件的锥面在圆柱螺旋弹簧作为压簧作用的施压下构成锥面摩擦副。上述的端面阻尼器的结构是芯轴顶端固定套装多个内摩擦片，它可沿芯轴向移动，但不能相对芯轴转动，偏心轮顶面通过盘状件相应安装多个外摩擦片，外摩擦片与盘状件可轴向移动而不能相对转动，在圆柱螺旋弹簧作为压簧作用的施压下，构成多个摩擦副。上述的偏心轮外缘有一个凸块，嵌在底板的开口槽里，构成偏心轮偏转止挡机构；开口槽的两侧壁分别构成偏心轮偏转的上下限位；凸块上有指示皮带轮实际位置的指针，开口槽上有静态标准位置标志。本专利技术与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点(1)本专利技术采用圆柱螺旋弹簧作为扭转弹簧与弹簧套座构成变刚度弹性机构，使张紧装置的刚度是非线性的，在正常工作时(转角较小)，刚度基本上是个常数，当转角较大时，刚度随转角增大而迅速增大。(2)本专利技术有两个摩擦阻尼器位于偏心轮和芯轴之间的阻尼器，其阻尼力和张紧力大致成正比；位于偏心轮端面的阻尼器，阻尼力矩正比于弹簧的轴向压缩力，基本上和张紧力无关。(3)采用柔性限位结构，具有柔性限位功能。本专利技术结构简单，具有上述特性，适用于汽车发动机前端附带传动和正时带传动的皮带张力控制和振动抑制。附图说明图1是张紧轮的截面图，此图沿图2的A-A线的截面图。图2是张紧轮的俯视图。图3是变刚度扭转弹簧的扭矩-转角曲线。图4是变刚度扭转弹簧座的其他结构形式。图5是端面阻尼器的其他结构形式。具体实施例方式本专利技术的一个优选实施例结合附图详述如下参见图1，本变刚度自动皮带张紧装置包括一皮带轮6，该皮带轮6经滚动轴承10安装在一偏心轮7上。轴承10的内圈固定在偏心轮的外圆7c上。偏心轮7通过轴套3套在一根芯轴2上。轴套3和偏心轮7采用过盈配合，而与芯轴2则采用间隙配合。轴套3由摩擦材料制成。摩擦材料可以选用自润滑性和耐磨性较好的尼龙，轴套也可以选用塑料-青铜-钢板多层复合材料制造。轴套材料不限于上述材料。芯轴2的一端2a固定在底板1上，另一端2b装有一个盘状件9。盘状件9固定在芯轴2上，防止偏心轮7脱离芯轴2。盘状件9和偏本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种变刚度自动皮带张紧装置，包括皮带轮（６）、滚动轴承（１０）、偏心轮（７）和安装在底板（１）上的芯轴（２），所述的皮带轮（６）经滚动轴承（１０）套装在偏心轮（７）上，偏心轮（７）套装在芯轴（２）上，构成偏心移位机构；其特征在于在所述的底板（１）与偏心轮之间装有圆柱螺旋弹簧（５）套装在弹簧套座（４）上构成的偏心轮变刚度扭转机构。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘红宇，邵玉佳，李宝福，王文，
申请(专利权)人：上海振华轴承总厂，上海大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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