阅读说明：本技术 一种汽车发动机的皮带张紧轮机构 (Belt tensioning wheel mechanism of automobile engine ) 是由 翁涛 查炳南 于 2019-01-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及汽车技术领域,公开了一种汽车发动机的皮带张紧轮机构；为了使摩擦阻尼具有非对称的性质等等,提出如下技术方案。压板(6)和摇臂(3)腔体在圆周方向上相对转动,在轴向上相对运动；阻尼件(5)与摇臂(3)腔体在圆周方向上同步；阻尼件(5)和压板(6)的相抵接触面包括两个以上的斜坡形摩擦相对面；在每一个斜坡形摩擦相对面中,阻尼件(5)的相抵摩擦面为斜坡形的阻尼面(5a),压板(6)的相抵摩擦面为斜坡形的压力面(6a)；斜坡形的阻尼面(5a)和斜坡形的压力面(6a),两者数量一致和形状吻合,并且摩擦相抵；各斜坡形摩擦相对面具有旋转对称的性质。有益效果是：摩擦阻尼具有非对称的性质等等。(The invention relates to the technical field of automobiles, and discloses a belt tensioning wheel mechanism of an automobile engine; in order to make the frictional damping have asymmetric properties, etc., the following technical solutions are proposed. The pressure plate (6) and the cavity of the rocker arm (3) relatively rotate in the circumferential direction and relatively move in the axial direction; the damping piece (5) and the cavity of the rocker arm (3) are synchronous in the circumferential direction; the contact surface between the damping piece (5) and the pressing plate (6) comprises more than two slope-shaped friction opposite surfaces; in each slope-shaped friction opposite surface, the friction resisting surface of the damping piece (5) is a slope-shaped damping surface (5a), and the friction resisting surface of the pressure plate (6) is a slope-shaped pressure surface (6 a); the slope-shaped damping surface (5a) and the slope-shaped pressure surface (6a) are consistent in quantity and matched in shape and are rubbed and abutted; each ramp-shaped friction opposing face has rotationally symmetric properties. The beneficial effects are that: frictional damping has asymmetric properties, etc.)

一种汽车发动机的皮带张紧轮机构

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别是涉及一种汽车发动机的皮带张紧轮机构；本发明的张紧轮机构能提供非对称摩擦阻尼。

背景技术

现有技术的皮带张紧轮，多数是对称摩擦阻尼，少数是非对称摩擦阻尼；一般而言，非对称摩擦阻尼比对称摩擦阻尼更具优越性。所谓非对称阻尼是指在加载和卸载状态下的阻尼力是不相等的，加载方向上的阻尼力要比卸载方向上明显增大。

图1是现有技术皮带张紧轮的爆炸图。现对图1现有技术的张紧轮进行分析。在图1中，轴瓦12和摇臂3相摩擦接触面为圆柱面或带小拔模斜度的圆锥面；圆柱扭转弹簧2、轴瓦12、压力轴瓦13三者具有共同的中心轴线。

在图1中，圆柱扭转弹簧2内径收缩产生压力使轴瓦12抱紧与摇臂3的贴合面；工作时，摇臂3来回转动，轴瓦12和摇臂3的贴合面发生相对的摩擦运动，就产生了摩擦阻尼。由于圆柱扭转弹簧2的收缩压力不变，所以，不论是摇臂3加载方向转动，还是卸载方向转动，摩擦阻尼都是不变的，即摩擦阻尼呈现为对称的性质。

在现有技术中，除了摩擦阻尼为对称的之外，还存在的不足是：皮带张紧轮的类型不够丰富，供选择的样式比较有限，人们希望有更多新结构的皮带张紧轮出现。

发明内容

现有技术的皮带张紧轮，其存在的问题是：或者是对称的摩擦阻尼；或者虽然是不对称的摩擦阻尼、但结构复杂；还有，张紧轮的结构类型也不够丰富。为了解决前述问题，本发明提出了如下技术方案。

1.一种汽车发动机的皮带张紧轮机构，包括：设有腔体的摇臂，圆柱扭转弹簧，座体，芯轴，衬套，压板，以及设置在摇臂腔体内的阻尼件；

圆柱扭转弹簧，阻尼件，压板，芯轴，以及衬套，该五者具有共同的中心轴线；

圆柱扭转弹簧的下部与座体固定连接；圆柱扭转弹簧的上部和摇臂固定连接；摇臂和阻尼件相抵；阻尼件和压板相抵；

压板和摇臂腔体，该两者在圆周方向上相对转动，该两者在轴向上相对运动；

阻尼件与摇臂腔体在圆周方向上同步；

芯轴的下端与座体固定连接，芯轴的上端与压板固定连接；

所述的阻尼件和所述的压板，该两者的相抵接触面包括两个以上的斜坡形摩擦相对面；

在每一个斜坡形摩擦相对面中，阻尼件的相抵摩擦面为斜坡形的阻尼面，压板的相抵摩擦面为斜坡形的压力面；斜坡形的阻尼面和斜坡形的压力面，两者数量一致和形状吻合，并且摩擦相抵；

各斜坡形摩擦相对面具有旋转对称的性质。

2.所述的阻尼件与摇臂腔体在圆周方向上同步，其技术措施是指以下两者中的任意一者：

a.阻尼件上设置凸起结构，摇臂腔体上设置凹陷结构；凸起结构嵌入凹陷结构，从而实现阻尼件与摇臂腔体在圆周方向上同步；

b.阻尼件上设置凹陷结构，摇臂腔体上设置凸起结构；凸起结构嵌入凹陷结构，从而实现阻尼件与摇臂腔体在圆周方向上同步。

3.所述的圆柱扭转弹簧，其两端的结构为以下两者中的任意一者：

a.圆柱扭转弹簧的两端带钩头；

b.圆柱扭转弹簧的两端为直式，即不带钩头。

本发明的有益效果是：

1.具有非对称性质的摩擦阻尼，因而性能优越。2.对现有技术张紧轮加以简单改造就能实现本发明的目的，所以制造方便，成本低廉。

附图说明

图1是现有技术皮带张紧轮的爆炸图。

图2是发明技术皮带张紧轮机构的爆炸图。

图3是发明皮带张紧轮机构的立体示意图。

图4为发明皮带张紧轮机构的主视图。

图5为发明皮带张紧轮机构的剖视图。

图6是发明阻尼件5和压板6的立体示意图之一，本图所对应的斜坡形摩擦相对面数量为三个。

图7是发明阻尼件5和压板6的立体示意图之二，本图所对应的斜坡形摩擦相对面数量为三个；图6和图7有两个不同：一个不同点是观察角度不一样，另一个不同点是斜坡形走向不一样。

图8是发明压板6、阻尼件5的剖视图；图8中的压板6和阻尼件5之间已经相对转动了若干角度。

图9是发明带两端钩头的圆柱扭转弹簧立体图。

图10是发明两端为直式的圆柱扭转弹簧立体图

图11是发明张紧轮机构在加载方向旋转摩擦时，阻尼件5和压板6的受力分析图。

图12是发明张紧轮机构在卸载方向旋转摩擦时，阻尼件5和压板6的受力分析图。

图13是发明阻尼件5和压板6的立体示意图之三，本图所对应的斜坡形摩擦相对面数量为两个。

图14是发明阻尼件5和压板6的立体示意图之四，本图所对应的斜坡形摩擦相对面数量为两个；图13和图14有两个不同：一个不同点是观察角度不一样，另一个不同点是斜坡形走向不一样。

图15是设置了凸起结构的阻尼件5示意图。

图16是在腔体上设置了凹陷结构的摇臂3示意图。

图17是阻尼件5上凸起结构嵌入摇臂3腔体上凹陷结构的示意图。

图18是设置了凹陷结构的阻尼件5示意图。

图19是在腔体上设置了凸起结构的摇臂3示意图。

图20是阻尼件5凹陷结构嵌入摇臂3腔体凸起结构的示意图；

图21是发明带两端钩头的圆柱扭转弹簧示意图；

图22是设置有凹陷结构的座体1示意图；

图23是圆柱扭转弹簧端部钩头卡入座体1凹陷结构的示意图，由图可以知道：两端钩头圆柱扭转弹簧的某一安装方法。

图中标号说明

座体(1)；圆柱扭转弹簧(2)；摇臂(3)；衬套(4)；阻尼件(5)；阻尼面(5a)；压板(6)；压力面(6a)；芯轴(7)；皮带轮(8)；防尘盖(9)；轴承(10)；螺栓(11)；轴瓦(12)；压力轴瓦(13)；面板(16)。

下面结合附图和

具体实施方式

对本发明作进一步的详细说明。

具体实施方式

现有技术的皮带张紧轮，其存在的问题是：或者是对称的摩擦阻尼；或者虽然是不对称的摩擦阻尼、但结构复杂；还有，张紧轮结构类型也不够丰富。为了解决前述问题，本发明提出了解决问题的技术方案。

首先，对本发明总体技术方案描述如下。

1.一种汽车发动机的皮带张紧轮机构，其特征是：

包括：设有腔体的摇臂3，圆柱扭转弹簧2，座体1，芯轴7，衬套4，压板6，以及设置在摇臂3腔体内的阻尼件5；

圆柱扭转弹簧2，阻尼件5，压板6，芯轴7，以及衬套4，该五者具有共同的中心轴线；

圆柱扭转弹簧2的下部与座体1固定连接；圆柱扭转弹簧2的上部和摇臂 3固定连接；摇臂3和阻尼件5相抵；阻尼件5和压板6相抵；

压板6和摇臂3腔体，该两者在圆周方向上相对转动，该两者在轴向上相对运动；

阻尼件5与摇臂3腔体在圆周方向上同步；

芯轴7的下端与座体1固定连接，芯轴7的上端与压板6固定连接；

所述的阻尼件5和所述的压板6，该两者的相抵接触面包括两个以上的斜坡形摩擦相对面；

在每一个斜坡形摩擦相对面中，阻尼件5的相抵摩擦面为斜坡形的阻尼面 5a，压板6的相抵摩擦面为斜坡形的压力面6a；斜坡形的阻尼面5a和斜坡形的压力面6a，两者数量一致和形状吻合，并且摩擦相抵；

各斜坡形摩擦相对面具有旋转对称的性质。

以上，对发明总体技术方案作了描述。下面，对发明总体技术方案作说明和解释。

一、图1是现有技术皮带张紧轮的爆炸图；图2是发明技术皮带张紧轮机构的爆炸图。

二、圆柱扭转弹簧2，阻尼件5，压板6，芯轴7，以及衬套4，该五者具有共同的中心轴线；换句话说，该五者的中心轴线是重合的。

三、关于圆柱扭转弹簧2的说明和解释。

1.现有技术的张紧轮，参见图1。轴瓦12和摇臂3相互摩擦的接触面为圆柱面、或带小拔模斜度的圆锥面。装配完成的张紧轮，圆柱扭转弹簧2内径收缩产生压力，使轴瓦12抱紧与摇臂3的贴合面；工作时，轴瓦12和摇臂3 的贴合面发生相对的摩擦运动，就产生了摩擦阻尼。由于圆柱扭转弹簧2的收缩压力不变，所以，不论是加载方向还是卸载方向，摩擦阻尼都是不变的，即摩擦阻尼呈现为对称的性质。

2.发明技术的张紧轮，参见图2、图5等等图纸。装配完工后，发明技术的圆柱扭转弹簧，同时提供向张紧机构提供扭矩力和轴向压力。

a.现有技术的圆柱扭转弹簧2和发明技术的柱扭转弹簧2均提供扭矩力，这一点两者是类似的。

b.发明技术的圆柱扭转弹簧2还提供轴向压力，致使阻尼件5和压板6 之间产生相抵的压力，这一点和现有技术不一样；此轴向压力还和其他发明措施配合起来、进而产生不对称的摩擦阻尼。

四、“圆柱扭转弹簧2的下部与座体1固定连接；圆柱扭转弹簧2的上部和摇臂3固定连接；摇臂3和阻尼件5相抵；阻尼件5和压板6相抵”。

上述设置，圆柱扭转弹簧2既提供了扭矩力，又向摇臂3提供轴向压力，并通过力的传递，使阻尼件5和压板6之间相抵。

五、“芯轴7的下端与座体1固定连接，芯轴7的上端与压板6固定连接”。如此设置，使得圆柱扭转弹簧2所提供轴向压力始终存在。

六、“阻尼件5与摇臂3腔体在圆周方向上同步”，也就是讲：当摇臂3 转动时，阻尼件5也随之一起转动。两者转动，不仅在时间上一致，而且转动的角度也相同。

七、“压板6和摇臂3腔体，该两者在圆周方向上相对转动，该两者在轴向上相对运动”。这样的设置就是：1.当摇臂3相对于座体1转动时，压板6 相对于座体1不转动，而摇臂3腔体内的阻尼件5和压板6之间产生相对转动。 2.压板6和摇臂3腔体之间是发生相对距离变化的，其原因是阻尼件5和压板 6的相抵接触面是斜坡形的。

八、“所述的阻尼件5和所述的压板6，该两者的相抵接触面包括两个以上的斜坡形摩擦相对面”；“各斜坡形摩擦相对面具有旋转对称的性质”。

“两个以上”的意思是：两个、三个、或者更多。

“旋转对称”说明如下。当斜坡形摩擦相对面为两个时，围绕中心轴线旋转180°角度，其形状结构出现重复；当斜坡形摩擦相对面为三个时，围绕中心轴线旋转120°角度，其形状结构出现重复；等等。

旋转对称所需的旋转角度，公式如下。

旋转角度＝360°÷斜坡形摩擦相对面的数量。

旋转对称的好处，不仅是设计计算简单，制造方便，而且张紧器整体受力平衡、均匀，使产品寿命更长。

九、“在每一个斜坡形摩擦相对面中，阻尼件5的相抵摩擦面为斜坡形的阻尼面5a，压板6的相抵摩擦面为斜坡形的压力面6a；斜坡形的阻尼面5a 和斜坡形的压力面6a，两者数量一致和形状吻合，并且摩擦相抵”。以上描述，参见图6、图7、图13、图14进行理解。

十、本发明技术的张紧轮机构，在朝着加载方向转动时(或具有转动趋势时)，摩擦压力变大、摩擦阻尼也变大；在朝着卸载方向转动时(或具有转动趋势时)，摩擦压力变小、摩擦阻尼也变小。也就是，转动方向不同，摩擦阻尼也不同，其根本原因在于：加载方向运动时，阻尼件5和压板6为相对上坡运动；卸载方向运动时，阻尼件5和压板6为相对下坡运动。在后面的实施例中，还有进一步的详细说明。

上面，对本发明皮带张紧轮的总体技术方案作了描述、说明和解释。下面，将对本发明皮带张紧轮各进一步的技术方案作描述、说明和解释。

进一步的技术方案1。

技术方案描述。所述的阻尼件5与摇臂3腔体在圆周方向上同步，其技术措施是指以下两者中的任意一者：a.阻尼件5上设置凸起结构，摇臂3腔体上设置凹陷结构；凸起结构嵌入凹陷结构，从而实现阻尼件5与摇臂3腔体在圆周方向上同步；b.阻尼件5上设置凹陷结构，摇臂3腔体上设置凸起结构；凸起结构嵌入凹陷结构，从而实现阻尼件5与摇臂3腔体在圆周方向上同步。

技术方案说明和解释如下。

技术措施a。见图15、图16和图17。图15是设置了凸起结构的阻尼件5 示意图；图16是在腔体上设置了凹陷结构的摇臂3示意图；图17是阻尼件5 上的凸起结构嵌入摇臂3腔体上的凹陷结构内，从而实现阻尼件5与摇臂3 腔体在圆周方向上同步。

技术措施b。见图18、图19和图20。图18是设置了凹陷结构的阻尼件5 示意图；图19是在腔体上设置了凸起结构的摇臂3示意图；图20是阻尼件5 上的凹陷结构嵌入摇臂3腔体上的凸起结构内，从而实现阻尼件5与摇臂3 腔体在圆周方向上同步。

进一步的技术方案2。

技术方案描述。所述的圆柱扭转弹簧2，其两端的结构为以下两者中的任意一者：a.圆柱扭转弹簧2的两端带钩头；b.圆柱扭转弹簧2的两端为直式，即不带钩头。

技术方案说明和解释如下。

a结构：圆柱扭转弹簧2的两端带钩头。参见图9、图21、图22和图23。图9是发明带两端钩头的圆柱扭转弹簧立体图；图21是发明带两端钩头的圆柱扭转弹簧示意图；图22是设置有凹陷结构的座体1示意图；图23是圆柱扭转弹簧端部钩头卡入座体1凹陷结构的示意图，由图可以知道：两端钩头圆柱扭转弹簧的某一安装方法。注：本图仅绘制了圆柱扭转弹簧一端的安装情况，另一端安装在摇臂上，安装措施类似。安装完毕后的成品，圆柱扭转弹簧既预置了扭矩力、又预置了轴向压力。

b结构：圆柱扭转弹簧2的两端为直式，即不带钩头，参见图10。图10 是发明不带两端为直式的圆柱扭转弹簧立体图；直式就是不带钩头。不带钩头圆柱扭转弹簧2的安装方法，可以在底座上设置凸起结构、以及在摇臂上设置凸起结构，圆柱扭转弹簧的两端各与凸起结构弹性相抵。安装完毕后的成品，圆柱扭转弹簧既预置了扭矩力、又预置了轴向压力。

实施例一

首先参见图2、图3、图4、图5、图8。图2是发明技术皮带张紧轮机构的爆炸图；图3是发明皮带张紧轮机构的立体示意图；图4为发明皮带张紧轮机构的主视图；图5为发明皮带张紧轮机构的剖视图；图8是发明压板6、阻尼件5的剖视图；图8中的压板6和阻尼件5之间已经相对转动了若干角度。

图6是发明阻尼件5和压板6的立体示意图之一。为了看清楚结构，图6 将阻尼件5和压板6作了分离处理。在装配完成的发明技术皮带张紧轮机构中，阻尼件5和压板6是相抵在一起的，如图5所示。所以，图6中的阻尼件5 和压板6相抵在一起时，斜坡形摩擦相对面的数量是三个；如果围绕中心轴线旋转120°角度，斜坡形摩擦相对面就出现重合；同样道理，阻尼件5如果围绕中心轴线旋转120°角度，阻尼面5a也出现重合。还有，压板6如果围绕中心轴线旋转120°角度，压力面6a也出现重合。

图6中标号为A的是假设点，A点位于阻尼面5a上。如果A点围绕中心轴线作小幅度的转动，并且半径不变(与中心轴线的垂直距离不变)，则顺时针转动、A点越来越低；如果逆时针转动、A点越来越高。说明阻尼面5a是斜坡形的；还有，压力面6a也是斜坡形的。

再作进一步的说明。压板6相对不动，阻尼件5随着摇臂3腔体顺时针转动也同步的顺时针转动，压板6上的压力面6a和阻尼件5上的阻尼面5a出现相对的上坡摩擦转动，此为加载方向的转动，摩擦阻尼大。反之，压板6相对不动，阻尼件5随着摇臂3腔体逆时针转动也同步的逆时针转动，压板6上的压力面6a和阻尼件5上的阻尼面5a出现相对的下坡摩擦转动，此为卸载方向的转动，摩擦阻尼小。

实施例二

图7是发明阻尼件5和压板6的立体示意图之二，本图所对应的斜坡形摩擦相对面数量为三个；图6和图7有两个不同：一个不同点是观察角度不一样，另一个不同点是斜坡形走向不一样。

在图7中，压板相对6不动，阻尼件5顺时针转动，是下坡摩擦转动，此为卸载方向的转动，摩擦阻尼小。反之，压板6相对不动，阻尼件5逆时针转动，是上坡摩擦转动，此为加载方向的转动，摩擦阻尼大。

实施例三

结合图11和图12进行说明。图11是发明张紧轮机构在加载方向旋转摩擦时，阻尼件5和压板6的受力分析图。图12是发明张紧轮机构在卸载方向旋转摩擦时，阻尼件5和压板6的受力分析图。

图11和图12中的标号说明如下。

Q：圆柱扭转弹簧轴向弹力

α：升角(斜坡形面的坡度)

μ：摩擦系数(阻尼件5和面板6之间的摩擦系数)

N1：加载方向斜面正压力

N2：卸载方向斜面正压力

f1：加载方向摩擦力

f2：卸载方向摩擦力

F1：加载方向摩擦运动所需推力、即张紧臂阻力

F2：卸载方向摩擦运动所需推力、即张紧臂阻力

摇臂3沿加载方向运动时，有以下各式：

f1＝N1×μ (1)

水平轴：F1＝f1×cos(α)+N1×sin(α) (2)

竖直轴：Q＝N1×cos(α)-f1×sin(α) (3)

将式(1)、(3)代入式(2)，消去f1、N1得出：

F1＝Q×[μ×cos(α)+sin(α)]÷[cos(α)-μ×sin(α)] (4)

摇臂3沿卸载方向运动时，有以下各式：

f2＝N2×μ (5)

水平轴：F2＝f1×cos(α)-N2×sin(α) (6)

竖直轴：Q＝N2×cos(α)+f2×sin(α) (7)

将式(5)、(7)代入式(6)，消去f2、N2得出：

F2＝Q×[μ×cos(α)-sin(α)]÷[cos(α)+μ×sin(α)] (8)

非对称系数K＝F1/F2

由式(4)和(8)得出：

K＝F1/F2

＝{[μ+tan(α)]×[1+μ×tan(α)]}

÷{[μ-tan(α)]×[1-μ×tan(α)]} (9)

当α＝3°，μ＝0.2，代入式(9)，计算K＝1.75

当α＝4°，μ＝0.2，代入式(9)，计算K＝2.13

当α＝4°，μ＝0.25，代入式(9)，计算K＝1.57

结论：当α、μ变化时，非对称系数K也随之变化；不过，非对称系数K 明显大于1。

实施例四

结合图13进行说明。图13是发明阻尼件5和压板6的立体示意图之三，本图所对应的斜坡形摩擦相对面数量为两个。

为了看清楚结构，图13将阻尼件5和压板6作了分离处理。在装配完成的发明技术皮带张紧轮机构中，阻尼件5和压板6是相抵在一起的。所以，图 13中的阻尼件5和压板6相抵在一起时，斜坡形摩擦相对面的数量是两个；如果围绕中心轴线旋转180°角度，斜坡形摩擦相对面就出现重合；同样道理，阻尼件5如果围绕中心轴线旋转180°角度，阻尼面5a也出现重合。还有，压板6如果围绕中心轴线旋转180°角度，压力面6a也出现重合。

在图13中，压板6相对不动，阻尼件5作顺时针转动，压板6上的压力面6a和阻尼件5上的阻尼面5a出现相对的上坡摩擦转动，此为加载方向的转动，摩擦阻尼大。反之，压板6相对不动，阻尼件5作逆时针转动，压板6 上的压力面6a和阻尼件5上的阻尼面5a出现相对的下坡摩擦转动，此为卸载方向的转动，摩擦阻尼小。

实施例五

图14是发明阻尼件5和压板6的立体示意图之四，本图所对应的斜坡形摩擦相对面数量为两个；图13和图14有两个不同：一个不同点是观察角度不一样，另一个不同点是斜坡形走向不一样。

在图14中，压板相对6不动，阻尼件5顺时针转动，是下坡摩擦转动，此为卸载方向的转动，摩擦阻尼小。反之，压板6相对不动，阻尼件5逆时针转动，是上坡摩擦转动，此为加载方向的转动，摩擦阻尼大。