Демпфирующее устройство для натяжного устройства - RU2258164C2

Чертежи

Показать все 24 чертежа(ей)

Описание

Настоящее изобретение относится к демпфирующему устройству для натяжного устройства и системе ременного привода, которая содержит такое натяжное устройство. В частности, изобретение относится к натяжному устройству с пружиной, смещающей положение поворотного кронштейна, на котором закреплен с возможностью вращения ременной шкив. Натяжное устройство в соответствии с настоящим изобретением в сочетании с относящимся к нему демпфирующим устройством, в частности, применяется для регулировки натяжения микроклинового ременного привода передних вспомогательных агрегатов автомобильных двигателей.

Механическое натяжное устройство применяют для автоматической регулировки натяжения микроклинового ременного привода передних вспомогательных агрегатов автомобильных двигателей. Такое натяжное устройство обычно содержит поворотный кронштейн, который поворачивается на цапфе, закрепленной к основанию, и использует на цапфе неразрезную втулку, чтобы создать рабочую опорную поверхность для вращения поворотного кронштейна. Многие подшипники такого рода выполнены из пластика и могут изнашиваться в течение предполагаемого срока эксплуатации натяжного устройства. Часто применяют торсионную пружину, один конец которой соединяют с основанием, а другой конец соединяют с поворотным кронштейном, чтобы смещать положение поворотного кронштейна и положение установленного на нем шкива относительно ремня. Пружину применяют также для создания пружиной усилия, действующего совместно с демпфирующим устройством, которое создает составляющую усилия, нормальную к поверхности скользящего трения, чтобы заглушить или демпфировать колебательные движения поворотного кронштейна.

Описание конструкции решений обычного натяжного устройства, стоимость и проблемы демпфирования приведены в патенте США №4473362. Натяжное устройство по патенту США №4473362 содержит поворотный кронштейн, установленный на смещенном элементе цилиндрической формы, который служит опорой для поворотного кронштейна и может вращаться на цапфе, закрепленной к основанию. Применяют только одну торсионную пружину, соединенную одним концом с поворотным кронштейном, а другим концом с основанием. Единственная неразрезная втулка на цапфе имеет рабочую опорную поверхность, которая служит опорой для элемента цилиндрической формы. Радиальная плоскость подшипника шкива смещена относительно неразрезной втулки, что создает момент или пару сил, действующих как нагрузка, которую должна нести втулка. Такие натяжные устройства обычно называют натяжными устройствами Z-типа из-за смещения шкива относительно его опоры.

Ремень системы привода, использующей натяжные устройства Z-типа, входит в зацепление со шкивом и создает усилие натяжения ремня, которое передается на элемент цилиндрической формы. В соответствии с описанием патента США №4473362 неравномерность нагрузок на втулку ослабляется демпфирующим приспособлением, которое создает нормальную составляющую усилия, действующую, по существу, в том же направлении, что и составляющая усилия натяжения ремня. В ряде случаев нормальная составляющая усилия демпфирующего приспособления недостаточна для уравновешивания момента, созданного смешенным усилием натяжения ремня, в результате чего единственная втулка обычно неравномерно и преждевременно изнашивается.

Описание демпфирующего устройства, обычно применяемого в натяжных устройствах Z-типа, приведено в патенте США №5632697. Демпфирующее устройство в соответствии с патентом США №5632697 содержит демпфирующее средство, создающее нормальное усилие, которое больше составляющей пружинного усилия, активирующего демпфирующее устройство. Демпфирующее устройство содержит тормозную колодку с внешней дугообразной поверхностью трения, которая входит в зацепление с внутренней поверхностью второго элемента цилиндрической формы и обеспечивает поверхность трения с одновременным скольжением. Тормозная колодка содержит две противоположно расположенные внутренние направляющие поверхности, при этом одна из направляющих поверхностей входит со скольжением в зацепление с сопряженной направляющей поверхностью основания, а другая направляющая поверхность входит со скольжением в зацепление с удлиненным концом пружины, которая воздействует пружинным усилием на тормозную колодку. Пружинное усилие создается концом пружины, изогнутым вокруг выступа, образованного на основании. Закрученная пружина создает пружинное усилие, по существу, нормальное к внутренней направляющей поверхности, прижимающее направляющую поверхность колодки к сопряженной направляющей поверхности основания и прижимает накладку к сопряженной внутренней поверхности второго элемента цилиндрической формы, в результате чего создается реакционная сила, действующая на колодку.

Поскольку в демпфирующем устройстве по патенту США №5632697 требуется применять несколько направляющих поверхностей, тормозную колодку и выступ на основании, это ограничивает возможность эффективного демпфирования. Кроме того, использование большого числа частей увеличивает стоимость, массу и размер конструкции натяжного устройства в целом.

Задачей настоящего изобретения является уменьшение размеров и массы конструкции натяжного устройства и соответственно снижение его стоимости.

Поставленная задача достигается посредством создания демпфирующего устройства, которое, в частности, используется в натяжном устройстве автомобильных систем микроклинового ременного привода передних вспомогательных агрегатов, когда большое значение имеют предполагаемый срок эксплуатации натяжного устройства и его общая стоимость, масса и размеры. Демпфирующее устройство в соответствии с настоящим изобретением содержит пружину, имеющую первый и второй концы и создающую крутящий момент, демпфирующую пластину, имеющую поверхность трения и, по меньшей мере, одну направляющую поверхность для зацепления с поворотной поверхностью, при этом демпфирующая пластина содержит выемку, имеющую основание пластины, внутреннюю стенку и внешнюю стенку. Демпфирующая пластина содержит первую и вторую точки контакта с пружиной для оперативного подсоединения первого конца пружины, в результате чего крутящий момент пружины, приложенный к демпфирующей пластине, в сочетании с силой реакции, действующей на поворотную поверхность, создает нормальное усилие на поверхность трения.

Демпфирующая пластина является симметричной относительно, по меньшей мере, одной оси.

Демпфирующая пластина имеет внешнюю поверхность трения и внутреннюю поверхность трения.

Предпочтительно, демпфирующая пластина включает прикрепленную накладку, определяющую внешнюю поверхность трения.

Демпфирующая пластина может быть круговой и полукруговой.

Демпфирующая пластина имеет внутреннюю поверхность трения, при этом демпфирующая пластина включает прикрепленную накладку, определяющую внутреннюю поверхность трения.

Основание демпфирующей пластины содержит нижнюю поверхность для скользящего зацепления с натяжным устройством. При этом нижняя поверхность содержит фрикционные подушки.

Основание демпфирующей пластины содержит верхнюю поверхность для зацепления с пружиной. При этом пружина является торсионной пружиной.

Предпочтительно, демпфирующая пластина содержит шарнирное соединение, допускающее относительное движение демпфирующей пластины и выемку, имеющую основание пластины, внутреннюю стенку и внешнюю стенку. При этом внешняя стенка содержит отклоняющую ленту, обеспечивающую возможность радиального зацепления с натяжным устройством.

Поставленная задача достигается также посредством создания натяжного устройства ременного привода бесконечного элемента, содержащего корпус с осью, поворотный кронштейн, закрепленный на оси с возможностью вращения, шкив, установленный на цапфе на поворотном кронштейне так, чтобы поворачиваться вокруг второй оси, по существу, параллельной и установленной отдельно от первой оси, пружину, имеющую первый и второй концы и создающую крутящий момент, демпфирующую пластину, имеющую поверхность трения и, по меньшей мере, одну направляющую поверхность для зацепления с поворотной поверхностью, при этом демпфирующая пластина содержит первую и вторую точки контакта с пружиной для оперативного подсоединения первого конца пружины, в результате чего крутящий момент пружины, приложенный к демпфирующей пластине в сочетании с силой реакции, действующей на поворотную поверхность, создает нормальное усилие на поверхность трения, демпфирующая пластина, по существу, гасит все движения поворотного кронштейна первым демпфирующим усилием, действующим на перемещение упомянутого поворотного кронштейна в первом направлении от бесконечного элемента, и вторым демпфирующим усилием, действующим на перемещение поворотного кронштейна во втором направлении к бесконечному элементу, при этом первое демпфирующее усилие больше второго демпфирующего усилия.

При этом отношение первого демпфирующего усилия и второго демпфирующего усилия составляет коэффициент асимметрии, причем коэффициент асимметрии больше 1.

Демпфирующая пластина дополнительно содержит пластину, входящую в зацепление с поворотной поверхностью, в результате чего поворот демпфирующей пластины происходит при приложении усилия к первой точке контакта и второй точке контакта, при этом поворотная поверхность является центром поворота.

Предпочтительно, поверхность трения описывает криволинейную форму, имеющую протяженность.

Поверхность трения содержит, по меньшей мере, две части поверхности трения, в результате чего центр кривизны части поверхности трения не совпадает с центром кривизны любой другой части поверхности трения.

Поверхность трения предпочтительно выполнена из неметаллического материала. При этом неметаллический материал покрыт смазкой.

В одном варианте осуществления изобретения второй конец пружины соединен с основанием натяжного устройства. В другом варианте осуществления изобретения второй конец пружины соединен с поворотным кронштейном натяжного устройства.

Преимущество настоящего изобретения состоит в том, что предлагается демпфирующее устройство с меньшим числом элементов и увеличенной площадью фрикционного контакта. Другое преимущество настоящего изобретения состоит в снижении требований к выступам и направляющим поверхностям, выполненным на основании или поворотном кронштейне с помощью дорогостоящей станочной обработки.

Упомянутые и другие преимущества настоящего изобретения очевидны из следующего ниже описания и прилагаемых чертежей, на которых:

На фиг.1 схематически изображен вид спереди системы привода передних вспомогательных агрегатов, которая содержит натяжное устройство для ремня с демпфирующим устройством в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг.2 схематически изображен в увеличенном масштабе частичный вид по линии 2-2 на фиг.1, показывающий различные составляющие усилия, действующие в натяжном устройстве.

На фиг.3 изображено поперечное сечение по линии 3-3 на фиг.2.

На фиг.4 изображен увеличенный вид демпфирующего устройства в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг.5 изображен вариант осуществления демпфирующего устройства с полукруглой пластиной.

На фиг.6 изображен вариант осуществления демпфирующего устройства с полукруглой пластиной и внешней стенкой с отклоняющей лентой.

На фиг.7 изображен вариант осуществления демпфирующего устройства с внутренней поверхностью трения.

На фиг.8 изображен вид снизу усилий, действующих на демпфирующую пластину.

На фиг.9 изображен вид сверху демпфирующей пластины.

На фиг.10 изображена силовая схема свободного тела демпфирующего устройства в основании натяжного устройства.

На фиг.11 изображен вид сбоку демпфирующего устройства по линии 11-11 на фиг.8.

На фиг.12 изображен вид в плане сверху демпфирующего устройства.

На фиг.13 изображен перспективный вид сверху демпфирующей пластины.

На фиг.14 изображен перспективный вид снизу демпфирующей пластины.

На фиг.15 изображен вид в плане снизу первого варианта осуществления демпфирующего устройства.

На фиг.16 изображен вид сбоку демпфирующего устройства по линии 16-16 на фиг.15.

На фиг.17 изображен вид в плане сверху первого варианта осуществления демпфирующего устройства.

На фиг.18 изображен перспективный вид сверху первого варианта осуществления демпфирующего устройства.

На фиг.19 изображен перспективный вид снизу первого варианта осуществления демпфирующего устройства.

На фиг.20 изображен перспективный вид сверху варианта осуществления демпфирующего устройства.

На фиг.21 изображен вид в плане снизу второго варианта осуществления.

На фиг.22 изображен вид сбоку демпфирующего устройства по линии 22-22 на фиг.21.

На фиг.23 изображен вид в плане сверху второго варианта осуществления.

На фиг.24 изображен перспективный вид снизу второго варианта осуществления.

На фиг.25 изображен перспективный вид сверху второго варианта осуществления.

Как видно на фиг.1 и 2, натяжное устройство 10 со шкивом 12 изображено как составляющая часть системы ременного привода, которая содержит ремень 16 и несколько шкивов. Например, ремень 16 охватывает шкив 18 кривошипа, шкив 20 вентилятора и водяного насоса, шкив 22 рулевого привода с усилителем, шкив 24 генератора переменного тока, холостой шкив 26 и натяжной шкив 12. Натяжной шкив 12 входит в зацепление с ремнем 16 и показан в нескольких положениях, схематически показывающих, как смещается шкив при регулировке натяжения ремня. Натяжной шкив 12 входит в зацепление с ремнем 16 и принимает нагрузку ремня в виде натяжения ремня T1 и Т2 на двух примыкающих участках ремня 28 и 30. Натяжения ремня Т1 и Т2 (или нагрузка) при сложении дают составляющую усилия ремня BF, направленную по биссектрисе угла, образованного участками ремня 28 и 30. Составляющая усилия ремня, смещенная с оси цапфы 32 натяжного устройства, формирует сложную нагрузку на втулку, включающую усилия и моменты, которые символически (а не конкретно) представлены стрелкой HL. Демпфирующее устройство в соответствии с изобретением показано позицией 34 в натяжном устройстве 10.

Как видно на фиг.3, натяжное устройство 10 является устройством механического типа, содержащим демпфирующее устройство 34 в соответствии с изобретением, и содержит основание 42, торсионную пружину 44 и шкив 12, установленный с возможностью вращения на поворотном кронштейне 52, например на шарикоподшипнике 62, посаженном на ось 64. Шарикоподшипник 62 зафиксирован на оси 64 фланцевым зажимом 66. Поворотный кронштейн 52 установлен на элементе 53 цилиндрической формы, который служит опорой для поворотного кронштейна 52 и вращается вместе с шарнирной осью 55. В цапфу 32 установлена, по меньшей мере, одна неразрезная втулка 56. Шарнирная втулка 56 цапфы предпочтительно выполнена из полимерного материала и установлена в цапфу с возможностью вращения на шарнирной оси 55, чтобы тем самым служить опорой поворотному кронштейну 52. Хотя показана лишь одна шарнирная втулка 56, можно применить несколько шарнирных втулок. Поворотная ось 55, содержащая фиксатор 60, проходит через отверстие 57 с проточкой для фланца в элементе 53 цилиндрической формы и шарнирную втулку 56 и тем самым обеспечивает крепление поворотного кронштейна 52 к основанию 42.

Как видно на фиг.2-4, демпфирующее устройство 34 содержит торсионную пружину 70, имеющую первый 72 и второй 74 концы. Кроме того, демпфирующее устройство 34 содержит демпфирующую пластину 76, имеющую внешнюю поверхность трения 78 для зацепления в данном варианте осуществления с основанием 42 натяжного устройства 10. Направляющая поверхность 77 предусмотрена для входа в зацепление с выступом 79 поворотного кронштейна 52. Демпфирующая пластина 76 имеет первую 80 и вторую 82 точки контакта с пружиной для оперативного подсоединения пружины 70 к демпфирующей пластине 76. В варианте осуществления, показанном на фиг.4, демпфирующая пластина 76 симметрична относительно оси А-А и тем самым обеспечивает установку пружины 70 с другим направлением навивки витков пружины.

Демпфирующая пластина включает выемку 86 для размещения пружины 70, имеющую основание пластины 88, внутреннюю стенку 90 и внешнюю стенку 92. Основание пластины содержит фрикционные подушки 93, расположенные через равные промежутки на поверхности 200 основания для скользящего зацепления с элементом 53 цилиндрической формы натяжного устройства.

Демпфирующая пластина 76 содержит прикрепленную накладку 84, которая определяет поверхность трения 78 и прикреплена к демпфирующей пластине 76 с помощью механических лапок 85, обеспечивающих жесткую фиксацию накладки 84.

Демпфирующее устройство 34, показанное на фиг.2-4, имеет круговую форму. Другой вариант осуществления демпфирующего устройства 34 показан на фиг.5, на котором демпфирующая пластина является полукруговой. Демпфирующая пластина 76 содержит шарнирное соединение 100, которое позволяет демпфирующей пластине 76 под действием крутящего момента пружины 70 совершать относительное движение, обозначенное символом В. Дополнительное движение демпфирующей пластины 76 обеспечивает увеличение силы трения при демпфировании.

В другом варианте осуществления, показанном на фиг.6, предлагается полукруглая демпфирующая пластина 76, содержащая отклоняющую ленту 102 на внешней стенке 92. В этом варианте осуществления усилие со стороны конца пружины 72 действует на отклоняющую ленту 102, как показано на С, для создания возможности радиального зацепления с натяжным устройством, чтобы участвовать в формировании нагрузки на поворотный кронштейн 52. В таком варианте осуществления отклоняющая лента 102 имеет контакт с дополнительной опорой 104, прикрепленной к поворотному кронштейну 52 натяжного устройства.

На фиг.7 показан другой вариант осуществления демпфирующего устройства с внутренней стенкой 90 с накладкой 110, содержащей внутреннюю поверхность трения 112.

Усилия, действующие на демпфирующую пластину, изображены на виде снизу на фиг.8. Характеристика демпфирования натяжного устройства, использующего демпфирующую пластину в соответствии с настоящим изобретением, называемую также демпфирующим устройством, является асимметричной. Это наиболее удобно описать посредством усилий, действующих на демпфирующее устройство или пластину, а именно первого демпфирующего усилия T_L, которое стремится сместить поворотный кронштейн в первом направлении от бесконечного элемента, и второго демпфирующего усилия Т_un, которое стремится сместить поворотный кронштейн во втором направлении к бесконечному элементу, при этом первое демпфирующее усилие больше второго демпфирующего усилия.

В стационарном положении элемент смещения или торсионная пружина, создающая крутящий момент пружины T_spr, действует усилиями реакции N и N в первой и второй точках контакта 80 и 82. Другой конец пружины входит в зацепление с закрепленным основанием 42, не имеющим возможности вращения, и создает, в результате, крутящий момент. Демпфирующее устройство, по существу, сохраняется в предварительно заданном положении относительно поворотного кронштейна между направляющей поверхностью 77 и точкой контакта 79 и поверхностью трения 78. Кроме того, направляющая поверхность 300 входит в зацепление с точкой контакта 10, что уменьшает демпфирующее усилие. В случае движения в противоположном направлении направляющая поверхность 302 входит в зацепление с точкой контакта 11 с результирующим уменьшением демпфирующего усилия, а направляющая поверхность 310 входит в зацепление с точкой контакта 12 с результирующим увеличением демпфирующего усилия.

Демпфирующая лента также входит в зацепление с внутренней дугообразной поверхностью основания. Когда поворотный кронштейн 52 совершает движение, поверхность трения демпфирующей пластины опирается на внутреннюю дугообразную поверхность основания, создавая первое и второе демпфирующие усилия, направленные противоположно движению поворотного кронштейна 52, и тем самым демпфирующие колебательные движения поворотного кронштейна в каждом направлении. Демпфирующие усилия демпфирующей пластины направлены противоположно движению поворотного кронштейна в обоих направлениях.

Расчетная формула имеет вид:

где F обозначает расстояние между точками контакта 80 и 82. Направляющая поверхность 77 демпфирующей пластины опирается на поворотный кронштейн в точке упора или контакта 79, которая регулирует поворот демпфирующей пластины 76 относительно выступа или точки поворота 79.

В частности, когда основание 42 неподвижно, а поворотный кронштейн 52 поворачивается по часовой стрелке вместе с демпфирующим устройством, момент трения или демпфирующее усилие, созданное на криволинейной поверхности трения 78, увеличивает силу реакции Р в точке 79, где:

А обозначает радиальное расстояние от центра поворота О до Р в демпфирующем устройстве. О является центром поворота поворотного кронштейна 52.

Как видно на фиг.9, показывающей вид сверху демпфирующей пластины, крутящий момент относительно точки О определяется уравнением:

Где T_L и P_L являются усилиями нагрузки, создаваемыми натяжением или усилием натяжения ремня. Коэффициент μ является коэффициентом трения поверхности трения 78. Каждая часть упомянутой в настоящем описании поверхности трения 78 может быть выполнена из любого известного в технике фрикционного материала, пригодного для демпфирования относительного перемещения смежных поверхностей скольжения, включая, без ограничений, нейлон 6, нейлон 66 и тефлон®. R обозначает радиус поверхности трения 78.

Далее, усилия в направлении х определяются уравнением:

Тогда:

Замена T_L и P_L в уравнении крутящего момента (3) дает

Разложение уравнения на множители дает:

Уравнение (7) дает значение усилия нагрузки Р_L, действующего в точке контакта 79 на направляющую поверхность демпфирующей пластины 77 во время цикла приложения нагрузки, см. фиг.8.

Как видно на фиг.10, силовой схемы свободного тела для демпфирующего устройства в направлении разгрузки, и следуя логике, использованной применительно к фиг.9, когда кронштейн натяжного устройства поворачивается против часовой стрелки или «разгружается», момент трения уменьшает силу реакции P_un.

Силы реакции Р_L и Р_un создают демпфирующее усилие Т_L и Т_un на поверхности трения. Большее значение Р создает большее нормальное усилие реакции Т и, соответственно, более значительный момент трения и наоборот.

Уравнение (8) дает значение усилия P_un, воздействующего в точке 79 на демпфирующую пластину 76 во время цикла снятия нагрузки, см. фиг.8.

Асимметричность демпфирования и соответствующий коэффициент асимметрии определяются натяжением ремня или разностью между нагрузками Р в состояниях приложения нагрузки и снятия нагрузки, которые соответствуют первому демпфирующему усилию и второму демпфирующему усилию.

Где K_AS - коэффициент асимметрии.

ΔT_{Belt Loading} обозначает изменение натяжения ремня под действием соответствующего первого демпфирующего усилия, когда поворотный кронштейн перемещается в направлении от ремня или бесконечного элемента.

ΔT_{Beit Unloading} обозначает изменение натяжения ремня под действием соответствующего второго демпфирующего усилия, когда поворотный кронштейн перемещается в направлении к ремню.

В конструкции натяжного устройства сила реакции Р дает натяжение ремня. Поэтому

После подстановки уравнение для коэффициента асимметрии имеет вид:

Где θ=arctg(μ).

Пример.

Предположим, что упомянутые параметры имеют следующие значения:

μ =0,2 - коэффициент трения

R=33 мм

А=16 мм

θ=11,3°

и применение вышеприведенных уравнений дает:

K_AS=1,35/0,61=2,2

Коэффициент асимметрии можно настроить изменением коэффициента трения поверхности трения 78 и изменением размерных параметров R и А.

Исходя из вышеизложенного, для демпфирующего устройства с двойной демпфирующей лентой коэффициент асимметрии будет в 1,5-2 раза больше, чем в случае с одиночной демпфирующей лентой.

На схеме 1 и схеме 2 показаны нагрузка и характеристика демпфирования натяжного устройства, измеренные статически и динамически для одиночного демпфирующего устройства.

На схеме 3 и схеме 4

показаны нагрузка и характеристика демпфирования натяжного устройства, измеренные статически и динамически для двойного демпфирующего устройства, см. фиг.15.

На каждой из вышеприведенных схем характеристика асимметричности определяется зависимостью диапазона разброса между точкой T_load и точкой Т от диапазона разброса между точкой T_unload и точкой Т. Определение величины K_AS является простой задачей определения величин на каждом графике. Каждая из величин имеет следующие численные значения:

На фиг.11 изображен вид сбоку демпфирующего устройства по линии 11-11 на фиг.8. Направляющая 14 предусмотрена для правильной установки пружины относительно демпфирующей пластины 76. Опора 13 пружины выступает над демпфирующей пластиной 76. Пружину устанавливают в состоянии сжатия осевой нагрузкой, которая направлена параллельно оси вращения поворотного кронштейна и действует усилием F₁₃ на опору пружины 13, а также на направляющие 14 и 15. Это усилие прижимает демпфирующую пластину 76 к поворотному кронштейну (не показан), см. фиг.2.

Поверхность трения 78 закреплена к демпфирующей пластине 76 лапками 85, см. фиг.12. Фрикционные подушки 93 образуют поверхность с низким коэффициентом трения, по которой демпфирующая пластина 76 входит со скольжением в зацепление с поворотным кронштейном (не показан), см. фиг.2.

На фиг.12 изображен вид в плане сверху демпфирующего устройства. Лапки 85 входят в зацепление с демпфирующей пластиной 76 и прикрепляют поверхность трения 78 к демпфирующей пластине 76. Конец 72 пружины 70 упирается в демпфирующую пластину 76 в точках контакта 80 и 82. Выемка 9 делит поверхность трения 78 на две симметричные половины, при этом каждая половина входит в зацепление с внутренней дугообразной поверхностью основания натяжного устройства (не показана). Выемка 9, по существу, совмещена с точками контакта 80 и 82 согласно вышеизложенному.

Во время работы с движением по часовой стрелке и при уменьшенной нагрузке на ремень или втулку усилие Р является сравнительно небольшим. Нагрузкой на втулку называется нагрузка, действующая на цапфу 32 шкива в результате усилия, с которым ремень действует на поворотный кронштейн. Точка контакта 79 ограничивает величину перемещения демпфирующей пластины 76 в режиме работы с относительно небольшой нагрузкой. При увеличенных нагрузках на втулку демпфирующая пластина 76 опирается на точку контакта 10 и точку контакта 79 в режиме с более тяжелой нагрузкой. Такой режим обусловлен небольшой пластической деформацией демпфирующей пластины и поверхности трения при более высокой нагрузке.

В случае движения кронштейна натяжного устройства против часовой стрелки точка контакта 12 ограничивает величину перемещения демпфирующей пластины 76 в режиме работы с относительно небольшой нагрузкой. При увеличенных нагрузках на втулку точка контакта 11 действует совместно с точкой контакта 12 в режиме с более тяжелой нагрузкой. И снова такой режим обусловлен небольшой пластической деформацией демпфирующей пластины под нагрузкой.

В любом случае при упоре демпфирующей пластины в точке контакта 79 или 10 демпфирующая пластина поворачивается относительно центра поворота в точке 79 или 10 в зависимости от величины прилагаемого крутящего момента пружины. То есть, как видно на фиг.8, под действием сил в точках 80 и 82 демпфирующая пластина 76 войдет в зацепление с точкой 79 и, возможно, точкой 10, в зависимости от нагрузки. После входа в зацепление демпфирующая пластина 76 повернется на небольшой угол вокруг точки 79 или 10, в результате чего поверхность трения 78 войдет в плотный контакт с внутренней поверхностью корпуса и на поверхность трения начнет действовать нормальное усилие. Вышеизложенное относится также к случаю упора демпфирующей пластины в точках контакта 11 и 12.

Специалистам в данной области техники очевидно, что правильный выбор формы рамки, а также величины перемещения при повороте и направления поворота для точек 79, 10, 11 и 12 поворотного кронштейна улучшает сцепление между поверхностью трения 78 и внутренней поверхностью корпуса. Поворотный кронштейн может поворачиваться в пределах всего назначенного ему рабочего диапазона угловых смещений относительно корпуса, поскольку демпфирующая пластина прикреплена к кронштейну между точками контакта 79, 10, 11 и 12.

На фиг.13 изображен перспективный вид сверху демпфирующей пластины. На демпфирующей пластине 76 закреплены фрикционные подушки 93, чтобы уменьшить трение между демпфирующей пластиной 76 и поворотным кронштейном (не показан). Следует особо отметить, что демпфирующая пластина не закреплена по оси для обеспечения строго регулируемого поворота относительно точки О. Демпфирующая пластина 76 свободно перемещается между точками 79, 10, 11 и 12 под действием пружины в процессе работы. Это позволяет каждой поверхности трения принять надлежащую ориентацию под нагрузкой, чтобы полностью войти в зацепление с внутренней дугообразной поверхностью основания в процессе работы. Это также обеспечивает равномерный износ поверхности трения благодаря непрерывному изменению ее ориентации в течение срока эксплуатации натяжного устройства. Направляющие 14 и 15 устанавливают в правильное положение и поддерживают конец пружины 72 в пределах демпфирующей пластины 76. Такая взаимосвязь необходима для надлежащей установки конца пружины 72 с упором в точках 7 и 8 демпфирующей пластины.

На фиг.14 изображен перспективный вид снизу на демпфирующую пластину. Опорные поверхности подушек 93 являются, по существу, копланарными нижней поверхности 51 поверхности трения 78 и тем самым обеспечивают, по существу, ровное наложение демпфирующей пластины на поворотный кронштейн. Поверхность 51 и поверхность трения 78 характеризуются одинаковыми коэффициентами трения.

На фиг.15 изображен вид в плане снизу первого варианта осуществления демпфирующего устройства. В первом варианте осуществления на демпфирующей пластине 76 имеются две поверхности трения 78. В шарнирном соединении 100 на демпфирующую пластину действуют два противоположно направленных усилия P₁ и P₁'. Конец пружины 72 упирается в демпфирующую пластину в точках контакта 107 и 108. В процессе работы пружина 50 развивает усилие:

P₁'=T_spr/r

Шарнирное соединение 100, см. фиг.16, допускает небольшой изгиб демпфирующей пластины и тем самым обеспечивает возможность обеим частям 180 и 190 демпфирующей пластины смещаться друг относительно друга. Относительное смещение частей 180 и 190 рамки вследствие изгиба демпфирующей пластины в шарнирном соединении 100 является радиальным относительно центра поворота О демпфирующей пластины 76. Поэтому каждая поверхность трения 78 может смещаться соответственно в направлении D1 и D2.

Когда демпфирующая пластина находится в состоянии равновесия, усилие P₁' приводит к действию противоположно направленного и равного по величине усилия P₁ на другие элементы демпфирующей пластины 76, т.е. 180 и 190. Усилия P₁' и Р дают результирующую силу R:

Результирующая сила действует на внутреннюю дугообразную поверхность основания натяжного устройства (не показано), см. фиг.2. Усилия R и Т действуют на поверхности контакта внутренней дугообразной поверхности основания натяжного устройства с поверхностью трения. Эти усилия, с учетом коэффициента трения, создают силу трения на каждой из поверхностей трения.

В состоянии равновесия усилие Р является уравновешивающей силой, действующей противоположно или компенсирующей момент нагрузки от ремня:

или

Где B_L обозначает нагрузку от ремня или на втулку, М - плечо силы, измеренное от центра поворота О до нагрузки на втулку на кронштейне, а Р и А являются описанными здесь величинами.

Сила трения (R+T)μ приблизительно в 3 раза больше, чем сила трения, действующая на одиночное демпфирующее устройство, вследствие дополнительного усилия R=P+P₁. Здесь Р является единственным усилием, уравновешивающим действующий на кронштейн момент от нагрузки на втулку.

На фиг.16 изображен вид сбоку демпфирующего устройства по линии 16-16 на фиг.15. Здесь показано относительное расположение поверхностей трения 78. Шарнирное соединение 100 показано между поверхностями трения. Все поверхности трения 78 имеют равные длины A_L дугообразных участков зацепления, см. фиг.17, и одинаковые коэффициенты трения μ. Конечно, характеристику демпфирования демпфирующего устройства можно частично изменить путем изменения длины A_L каждой из поверхностей трения.

На фиг.17 изображен вид в плане сверху первого варианта осуществления демпфирующего устройства. Лапки 40 прикрепляют поверхности трения 78 к демпфирующей пластине 76. Конец пружины 72 упирается в демпфирующую пластину 76 в точках контакта 107 и 108. Шарнирное соединение 100 допускает изгиб демпфирующей пластины 76 и тем самым обеспечивает возможность относительного смещения поверхностей трения 78, как указано в другом месте настоящего описания.

На фиг.18 изображен перспективный вид сверху первого варианта осуществления демпфирующего устройства. Шарнирное соединение 100 показано между поверхностями трения 78.

На фиг.19 изображен перспективный вид снизу первого варианта осуществления демпфирующего устройства. Поверхности 202 и 203 входят в зацепление с поворотным кронштейном (не показан). По требованию пользователя у поверхностей 202 и 203 может быть такой же коэффициент трения, как у поверхностей трения. В этом варианте отсутствуют подушки 93, используемые в варианте с единственной поверхностью трения, см. фиг.13.

На фиг.20 изображен перспективный вид сверху варианта осуществления демпфирующего устройства. Опоры 20 и 21 пружин выполнены разными по высоте, чтобы обеспечить надлежащую поддержку винтовых витков торсионной пружины (не показана). В рабочем состоянии пружина слегка поджата по оси для развития усилия, действующего на демпфирующие поверхности 202 и 203 через опоры 20 и 21 пружины. Опоры 20 и 21 служат для равномерного распределения осевого пружинного усилия по демпфирующей пластине.

На фиг.21 изображен вид в плане снизу второго варианта осуществления изобретения. Демпфирующее устройство, по существу, аналогично варианту осуществления, представленному на фиг.15, за исключением того, что применяется только одна поверхность трения 78. Кроме того, в поверхности трения 78 отсутствует выемка 91. Вместо этого дугообразная поверхность 92, см. фиг.23, обеспечивает непрерывную поверхность контакта демпфирующей пластины 76. Поскольку эта поверхность отличается сравнительно низким коэффициентом трения, то нормальное усилие Т создает незначительную силу трения демпфирующей пластины. Вследствие равновесия присутствуют два усилия (Т+Р). Из-за трения также имеют место два усилия R=P₁+P. Поскольку демпфирующая пластина находится в состоянии статического равновесия, то P₁'=-P₁.

На фиг.22 изображен вид сбоку демпфирующего устройства по линии 22-22 на фиг.21.

На фиг.23 изображен вид в плане сверху второго варианта осуществления. Поверхность трения 78 прикреплена к демпфирующей пластине 76 лапками 85. Участок демпфирующей пластины, изображенный в составе других вариантов осуществления с точкой контакта 107 вблизи выемки, в данном варианте осуществления представляет собой непрерывную дугообразную поверхность 92, предназначенную для зацепления с поворотным кронштейном.

На фиг.24 изображен перспективный вид снизу второго варианта осуществления. Непрерывная дугообразная поверхность 92 служит опорной поверхностью для восприятия усилия Т, упомянутого в настоящем описании.

На фиг.25 изображен перспективный вид сверху второго варианта осуществления. Опоры 20 и 21 пружины удерживают торсионную пружину 50 (не показана), а также воспринимают осевое пружинное усилие, упомянутое в настоящем описании.

Реферат

Настоящее изобретение относится к демпфирующему устройству для натяжного устройства и системе ременного привода. Демпфирующее устройство для натяжного устройства приводного ремня содержит демпфирующую пластину с поверхностью трения, по меньшей мере, одну направляющую поверхность и первую и вторую точки контакта для оперативного подсоединения пружины, в результате чего крутящий момент пружины, приложенный к демпфирующему устройству, в сочетании с силой реакции, действующей на поворотную поверхность, создает нормальное усилие на поверхность трения. Технический результат - уменьшение размеров, массы конструкции натяжного устройства и снижение его стоимости. 2 н. и 21 з.п. ф-лы, 25 ил.

Формула