专利名称：皮带张紧装置的制作方法
技术领域：
本实用新型总体上涉及一种汽车的皮带张紧装置，尤其涉及一种正时皮带张紧装置，其中臂后止挡装置的位置由一个单向离合器和一个摩擦制动装置控制。
背景技术：
在本技术领域，汽车皮带张紧装置已公知并用于调节各种皮带系统的张紧力，比如正时皮带。通常，一个皮带张紧装置包括一个可动的支承结构，该支承结构旋转地支承发动机或其他机械系统中皮带的一部分。一个皮带张紧装置的臂/滑轮分总成的旋转位置通常自动调整，以对因为发动机热膨胀或收缩、及/或皮带磨耗而导致的皮带路径长度及拉伸的增长或缩短进行补偿，藉此调节皮带张力。此外，整个的张紧装置总成通常可以人力相对于发动机本体调整，以便张紧装置可调整到发动机上的适当位置而不用考虑发动机的制造公差。
一个通常类型的普通皮带张紧装置包括一个固定结构和一个转动结构，其通常由一个枢转地安装在所述固定的结构上的臂/皮带轮分总成所组成。一个螺旋弹簧环绕所述转动构件，而且弹簧的端部分别连接到所述固定结构和转动结构上，以向最大的皮带张紧的位置偏压所述转动结构。在所述转动结构从最小的皮带张紧的位置向最大的皮带张紧的位置移动时，所述弹簧偏压力递减。虽然弹簧力在所提供的运动范围内变化，但是在皮带上保持着基本上恒定的张力。美国专利4,473,362公开一种此类的张紧装置。
另外，正时皮带和链条张紧装置通常带有行程限制器。一个行程限制器一般包括一对固定的止挡块，防止枢臂从正常的位置旋转超出预先设定的距离；一个第一止挡限制枢臂向皮带转动，并且一般称作“自由臂止挡块”，一个第二止挡限制枢臂远离皮带转动，一般称作“后止挡块”。所述后止挡块正常放置，以便即使枢臂对抗其旋转，在皮带中也没有足够的松弛以升到驱动中的任何一个链轮的齿之上，及从齿“跳过”或脱离。换句话说，后止挡块设计用于避免跳齿，否则，跳齿会在各链轮之间引起同步误差，进而引起设备误差和损害。
对于没有提供初始的人力安装调整的张紧装置，且其转动结构的旋转旨在补偿发动机的制造公差，把后止挡块放在距标准枢臂位置一定举例处的常见做法是不可行的。换句话说，通过此种张紧装置配置，张紧装置臂没有任何固定的标准位置，并因此没有固定的后止挡块位置，或者，因此使得在初始的张紧装置安装期间，必须手动或优选地自动调整后止挡块位置。除此之外，增加的现代发动机元件的平均寿命造成更长的皮带寿命和皮带伸展，而且因此通常要求在张紧装置的寿命周期内为张紧装置的转动结构准备更大的调整范围。因此，如果要避免人力调整，后止挡块位置的自动调整变得更加重要。
一些已知的张紧装置设计提供此种张紧装置后止挡块的自动调整。举例来说，美国专利4,145,934公开了一种楔结构，其推动臂偏心器(杆)，以便一旦张紧装置臂由张紧弹簧偏压向皮带时，臂不能够旋转远离皮带。同样地，美国专利号码4,351,636公开了一种基本相似的张紧装置，但是带有一个棘轮-棘爪总成而不是一个楔结构。在美国专利4,634,407中公开了另外的一种棘轮-棘爪型张紧装置机构。然而，在每个专利中，一旦张紧装置臂向皮带旋转时，其不能远离皮带旋转；因此，此种配置不允许在发动机本体的热膨胀期间对皮带张力进行控制。
美国专利4,583,962公开了一种在此类设计上的改进的方案。特别地，它公开一种允许臂向后止挡块的有限的回行行程，以适应发动机的热膨胀。该专利的张紧装置采用一种弹簧离合器型单向装置，而且配置有一个弧形槽，以准许臂向后旋转。同样地，美国专利4,822,322和4,834,694公开了张紧装置，其中单向机构采用传统的单向(滚轮)离合器，而且张紧装置臂回行行程由弧形槽控制。此外，美国专利4,808,148公开一种张紧装置，其中，并非通过一个槽限制反向行程，而是在棘轮-棘爪总成和固定的安装构件之间设置一个弹性偏压元件(比如，一个弹性材料的弹簧)。
上述的张紧装置设计都存在下面的限制一旦后止挡块已经向自由臂位置移动，或者当在不是最适宜的热发动机运行的条件下运行的时候，后止挡块不能向后移动，离开皮带。因为后止挡块在冷启动和/或发动机反转作用时，移出最适宜位置，张紧装置臂将频繁地接触后止挡块，因而造成噪音、损害、及/或元件的过早损坏。此外，此种张紧装置不准许皮带被重新安装或更换。
美国专利4,923,435公开一种在所述臂和一个单向离合器机构之间设置粘性材料的张紧装置。然而，该具体的设计不能保证所紧张的皮带不跳齿。因为如果皮带被连续地施加负载(当汽车无驱动的情况下向后地运动，使得发动机向后旋转时)，粘性材料允许张紧装置臂旋转，粘性材料不能用作为定位档块，而只能作为一个阻尼减振器。
发明内容
本实用新型通过提供一种张紧装置克服先前技术的缺陷，其中，通过在其向自由臂位置枢转时“跟随”张紧装置臂，所述止挡自动地“寻找”其适当操作位置；其在标准或暂时的(比如震动的)皮带负荷下，保持运转的后止挡块位置；其允许人力将后止挡块向后移动(比如，在安装期间)，并且在足够大的或持续很久的高皮带负荷下使后止挡块向后移动。
在本实用新型的一种实施方式中，一个正时皮带张紧装置带有一个固定在发动机本体上的枢轴；一个枢转地固定在所述枢轴上的枢臂；一可运转地固定在所述枢臂与一个固定结构(比如，发动机本体)之间的扭力弹簧，用于在皮带张紧方向(即向一个自由臂位置)偏压所述枢臂；和一个后止挡装置。所述后止挡装置包括一个大体圆筒形的止动套管、一个摩擦制动(比如，由一个大体为圆筒状的持夹器支承)、和一个单向离合器。所述止动套管和枢臂优选地协同配置，以允许所述枢臂相对于止动套管作预定的、有限量的旋转运动。所述单向离合器允许止动套管(进而枢臂)向自由臂位置相对的自由旋转运动，但是当止动套管远离皮带旋转的时候，即向最小皮带张紧位置方向，止动套管啮合到摩擦制动装置上，同时摩擦制动装置把所述单向离合器有效地“锚定”到一个固定的锚定点，比如锚定到枢轴或直接锚定到发动机本体。可选择地，采用一个液压连接器，比如，一种使用粘性材料的连接器，代替所述摩擦制动装置实施。
所述摩擦制动装置阻止臂向与诸如曲柄轴反向转动而产生的力大小相近的皮带力引起的最小皮带张紧位置的运动，但是当枢臂人力转动时，比如，在安装过程中，“释放”而且允许后止挡块向最小皮带张紧位置旋转。本实用新型中的张紧装置配置实现了安装容易、结构简单、并因而可以减少制造和安装的时间和成本。
在实用新型的另外一个方案中，用于选择性地传送旋转动力或扭矩的旋转装置包括一对轴向地直接彼此相互连接、并可相对旋转的旋转构件。一个单向离合器弹簧一套设的关系设置在所述的一对旋转构件上，并且当所述旋转构件中的一个在一个方向旋转时，旋转互锁(即不能相对转动)，当其在相反的方向旋转的时候，允许旋转构件彼此相对旋转。旋转构件之一可以具有一个限制离合器弹簧的匝圈展开的唇，而且离合器弹簧具有一个或多个匝圈的直径比其余匝圈的直径大，以在离合器弹簧旋转地互锁旋转构件之前，提供一定量的自由行程。
将参考附图对本实用新型作更详细的描述，其中图1是说明具有包括一个带张紧装置的正时皮带总成的汽车内燃机的局部正视图；图2是本实用新型张紧装置的一个具体实施例的剖视图；
图3是图2中止动套管和持夹器的立体图；图4是图2中制动夹子的立体图；图5是本实用新型张紧装置的另一个具体实施例的剖视图；图6是图5中张紧装置的装配图；图7是本实用新型张紧装置的另一个具体实施例的装配图；图8是一个截面图，说明上部的夹子套管的构造及其与下部的底部套管示于图7中的相对安装关系，截面沿着一个经过上部的夹子套管的榫的一个切平面，并且是沿着图7中的直线8-8朝向枢臂看而示出的；图9是本实用新型张紧装置的另一个具体实施例的截面图；图10是本实用新型张紧装置的又一个具体实施例的截面图；和图11是图10中张紧装置沿直线11-11的剖视图，。
具体实施方式
图1中举例说明了一种用于内燃机的正时皮带系统。一个带齿的皮带链轮112固定于发动机的曲柄轴113，并且所述链轮112驱动一内部带齿的皮带114。所述带齿的皮带114链接(并且驱动)第二外面带齿的链轮116，所述链轮116固定于发动机的一个凸轮轴118上，并因而使其旋转。一个如本实用新型张紧装置10以与皮带114张紧的关系安装。
如图2所示，张紧装置10通常由一个安装在一绕着一枢臂20圆周延伸的滚珠轴承总成13上的皮带轮12所组成，并且所述枢臂20偏心枢转地安装在一枢轴16上，比如利用一个轴颈。换句话说，皮带轮12绕其自身的延伸穿过滚珠轴承总成13中心的旋转轴线15旋转，并且枢臂20(带有与其一起枢转的皮带轮12)绕着枢轴16的纵轴线16c枢转，所述轴线16c通常与皮带轮12的旋转轴线15间隔并平行设置。
所述枢轴16带有纵向贯穿其中心的孔16b，并且一穿过所述孔的安装螺栓(图未示)把张紧装置总成固定到发动机上。枢轴16通过一个压配合连接到一个底板30上，在优选的结构中，底板30具有一个中心突出部31以增强底板和枢轴之间的压配合。
一个扭转螺旋弹簧18环绕张紧装置的下部(如图示)并且可运转地安装在臂20和底板30之间，其一个弹簧榫舌18a进入臂20的一个对应的槽22内，而另一个弹簧榫舌18b伸入一个槽33内，所述槽33设于向上延伸的底板30的外边缘32中。在组装张紧装置10的过程中，在该臂20被带到其最终轴向位置之前，所述臂20相对于底板30旋转，从而，预载弹簧18使得臂20向自由臂位置旋转地偏置。止推垫圈14位于臂20和枢轴16的凸缘16a之间，并在臂20旋转的时候，减少在这些零配件之间的摩擦。
一个后止挡装置40在臂20和底板30之间环绕枢轴16安装。在一个具体实施例中，后止挡装置40由一个大体上为圆筒状的止动套管50，一直接地互相连接的、通常为圆筒状的持夹器60，一个夹子70形式的摩擦制动构件，一个离合器弹簧80，和一个轴套100组成。如图4所详示，摩擦夹70支持于持夹器60中，和枢轴16摩擦旋转地相接合，并且持夹器60和摩擦夹70结合配置以一同绕着枢轴16旋转，也就是作为一个单一的单元。
在一优选形状中，持夹器60借助于外部凸缘形式的突出部位56和在止动套管50上圆周延伸的槽段54，直接地与所述止动套管50相互连接，这些突出部位56和槽段54分别与在持夹器60上的一个内部槽68和一个内部环67匹配。其上设置突出部位56和槽段54的止动套管50端部借助于轴向狭槽53分成几个狭窄的、柔性的、指状的部分59，如图3所显示的。因为指状部分59径向是柔性的，当所述两个部件被装配在一起的时候，突出部位56被迫使向内而通过持夹器60的内部环67，然后弹回到各自的初始位置。突出部位、环和相应的槽相互啮合，将会轴向地把止动套管50和持夹器60锁在一起，而同时准许他们彼此相对旋转。止动夹子套管50和持夹器60带有间隙地相配合，以允许在这二个元件之间的自由旋转运动。止动套管由柔性材料制成，如尼龙，以促进如此的内部弯曲和外部的弹返。
将轴套100插入到止动套管50内，以在张紧装置的运转寿命周期内防止突出部位56向内塌陷。所述轴套100还可以增加所述止动套管50的整体刚性，特别是在其阻止臂的旋转运动的时候。
所述夹子70设计用于抓紧所述枢轴16，经由垫片或制动鞋状元件71，以一个预先设定大小的力，基本上或″有选择地″把夹子70、进而持夹器60，紧固到所述枢轴16上。所述夹子70设计成用足够大的力抓紧枢轴16，使得克服垫片元件71和枢轴16之间的摩擦阻力，并使所述夹子70(进而持夹器60)旋转，相对于轴枢16的摩擦滑动所需要的转矩大小为1)高于由皮带力所引起的转矩，以其他方式在有利于跳齿条件下产生，但是2)当受到高于所设计的夹子70的保持扭矩的扭矩负载时，其允许夹子70(进而持夹器60)旋转。优选地，夹子70是采用具有17-4不锈钢之类的高屈服强度防蚀材料制造的，在达成需要的预负荷之前准许其弹簧元件具有最大程度的挠曲。可选择地，也可以采用高强度的碳钢或工具钢制造所述的夹子，并在部件上敷施防腐涂层。
如图4所示，在一优选形式中，所述夹子70将类似字母“C”，且在每一端带有一个垫片或鞋状元件71。当夹子70被制造成这种形式的时候，所述夹子70优选地带有一个定位键72，以帮助定位所述夹子并确保其和持夹器60啮合。所述摩擦夹子70装配到槽73中，所述槽73环绕持夹器60部分地圆周延伸并部分地径向延伸入所述持夹器60。垫片71通过孔74装配，所述孔74从槽73的底部开始，一路穿过持夹器60的壁(在持夹器任一边上的一个孔)，并因而能够抓紧枢轴16的侧面。此外，所述定位键72安装在一个小槽(不可见)中，所述小槽设置在位于槽73内的肋75(在图3中只能看见一条)之间。这样，定位键72帮助摩擦夹子70在持夹器中定位并保持其位置。
在互相连接部分的至少一处的上方，止动套管50和持夹器60分别带有圆筒形的外表面52和62，并且带有相同的直径。所述离合器弹簧80被采用压配合安装在圆筒形的表面52和62的上方。离合器弹簧80的一端为一个轴向榫舌82，所述榫舌82插入到一个轴向延伸的孔51中，所述孔51位于从止动套管50伸出的一个轴向榫舌50a中，并且榫舌82使得离合器弹簧80与止动套管50一起旋转。所述离合器弹簧80和两个圆筒形表面52和62实现单向离合功能当止动套管50在一个方向相对于持夹器60旋转，即所述皮带轮12和枢臂20向皮带114旋转时，所述离合器弹簧80相对于持夹器60滑动地旋转，并且几乎没有阻力，但是止动套管向相反的方向旋转，即皮带轮12和枢臂20远离皮带114旋转的时候，离合器弹簧80将压缩所有的三个部件(止动套管50，持夹器60和离合器弹簧80)。并把它们锁在一起。具体地，所述离合器弹簧80的盘卷方向选择使得止动套管50(其和枢臂20一起旋转，如同下文中详细描述的)能相对于持夹器60在所述皮带带动的方向上(也就是朝着自由臂的位置)自由地旋转，但是所述离合器弹簧80将收缩，在止动套管50(通过枢臂20)向最小的皮带拉紧位置转动的时候，使得夹子刚性地向下作用在圆筒形表面52和62上，从而防止止动套管50相对于持夹器60在最小的皮带拉紧的方向上旋转。
作用在枢臂20和止动套管50之间的力，和那些作用在在止动套管50和持夹器60之间的力，可以把持夹器60轴向地压向底板30。因此，持夹器60的底部表面优选地设置为提供一个优良的止推轴承表面。
取决于螺旋弹簧80的布置，所述弹簧式离合器可以用不同的方法构成与配置。可以理解，所述离合器弹簧传送转矩的能力取决于配置在每个表面上的匝圈的数量。如果有充分的轴向空间用于容纳一些匝圈，可平均地或几乎平均地把离合器弹簧80放置在每个止动套管50和持夹器60上。然而，如果轴向空间有限，圆筒形的表面之一可以做得较短，而且离合器弹簧与特定的元件的接合可以使用一个榫舌，如图2所例示。然而，即使在那种情形中，仍然优选在每一个圆筒形的表面上设置至少两个匝圈，以减少作用在榫舌上的力的大小。另外，为了改善离合器弹簧向自由臂位置的滑动转动方面的控制，优选提供一个带有一个环状唇50c的止动套管，所述环状唇50c延伸的足够远以覆盖至少一匝圈离合器弹簧80。所述环状唇50c防止离合器弹簧的匝圈在弹簧开始对相对于持夹器60滑动之前过度地展开。
所述枢臂20内有一个空腔21，所述止动套管50的轴向榫舌50a可进入该空腔21。虽然所述空腔21与榫舌50a可以设置为紧配合，优选地所述空腔21可以比所述轴向榫舌50a稍大一些，以允许所述枢臂20相对于止动套管50可轻微地自由旋转。为了使后止挡装置40上的磨损最小化，一般推荐旋转的“游隙”的度量至少大约与由发动机的热膨胀所引起的臂运动及/或由发动机运动所引起的臂振动的旋转度量相同。这个角度范围将会因各个发动机的构造不同而变化，通常在20°至50°之间。所述枢臂20中还设有一个六边形的孔23，所述六边形的孔23中可以插入一个相应工具，比如一个通用扳手(未显示)或任何其他适用的杆状或手柄状的装置，所述工具可以穿过止推垫圈14中的开口14a插入到所述六边形的孔23中。
图5和图6视出本实用新型张紧装置的另一种可能的构造。其构造与图2中所示构造相类似，但是在后止挡装置140的构造和安装夹子(未显示)的准备方面有一些变化，其可以由任意能够相对于张紧装置的固定部件旋转地锁住枢臂的机械装置组成。具体地，在后止挡装置140中，止动套管150和持夹器160的某些特征被倒置(与前述的具体实施例相比较)，以准许离合器弹簧180端部的轴向弹簧榫舌182可以固定在在持夹器160中的孔161中(而不是如图2所示在止动套管50中)。因此，优选地，止动套管150的圆筒状外表面152比相应的持夹器160的圆筒状外表面162长，以在其上容纳适当数量的弹簧匝圈，有必要在持夹器160上形成外部突起166和外部凹槽164，并且在止动装置150上形成相匹配或想啮合的内部环157和内部凹槽158。相应地，如图6所示，在持夹器160中设有轴向的狭槽163，所述狭槽163形成弹性的指状物169，以便于零件组装。与此类似，在持夹器160中设有限制离合器弹簧180过度展开的唇160c。因为侧压力作用在持夹器10上的可能性大大小于作用在止动套管150上的可能性，并且因为持夹器160只需要在高转矩条件下相对于枢轴16旋转，所以可取消在持夹器160和枢轴16之间设置任何轴套。
另外，在此具体实施例中，所述持夹器160和摩擦夹子170配置为使得摩擦夹子170装配在槽173中，槽173为直径延伸穿过持夹器160的一个槽，并且垫片171外露以与枢轴16的侧表面接合。定位键172从摩擦夹子170向外突出(而不是如图4所示的实施例一样向内突出)，并且与垂直于槽173延伸的径向槽176配合，以把所述摩擦夹子170正确地定位并保持在所述槽173中。通过向侧面将摩擦夹子170推入槽173中，直到定位键172与槽176对正，使得所述摩擦夹子170插入到持夹器160之中，然后径向地移动所述摩擦夹子，使得定位键172啮合到径向的槽176之中。
安装夹子便于张紧装置在发动机上的安装。具体地，当枢臂20转到接近或一直到最外部的后止挡位置的时候，一般地，当张紧装置在制造期间位于装配线上的时候，所述夹子插入到枢臂20和某些固定元件或张紧装置10的元件中的相应孔中(例如，底板30)。当安装夹子被插入的时候，所述枢臂20不能旋转离开工厂初始设定的位置，直到取去安装夹子。
图7和图8视出本实用新型张紧装置的再一种可能的构造。其整体构造与图5和图6中所示构造相类似，但是摩擦夹子270和持夹器260的结构不同。具体地，摩擦夹子270配置为较上述具体实施例中的摩擦夹子70和170更象一个开口环，而且摩擦夹子270配置成相较先前描述的两个具体实施例，使与张紧装置枢轴的摩擦接触范围更大。举例来说，摩擦夹子270优选地与枢轴圆周上大约270°以上的区域接触。
优选地，所述摩擦夹子270是采用不锈钢弹簧丝做成。虽然摩擦弹簧夹子270的弹簧丝的尺寸将并且当然会根据对抗保持摩擦夹子所需要的转矩大小而变化，作为参考，如图所示，制造摩擦夹子270的弹簧丝具有一个3毫米×3个毫米的方形横截面。已经发现摩擦夹子270相较于上述摩擦夹子70和170，通常更容易制造，强度更好，而且提供更持久的抵抗转矩性能。
另外，当旋转地滑滑动的时候，所述夹子270和图4和图6所示的夹子相比，稍有差异。当榫舌271a是由上部的夹子套管260a推动时，将会引起夹子270略微展开，从而减少夹紧力和旋转时的摩擦阻力。换句话说，在期望将摩擦保持释放的情况下，摩擦制动可构建为至少部份地展开。因此，摩擦系数的变化将对摩擦制动释放/滑动产生时的转矩具有减小的作用。
为了容纳摩擦夹子270，持夹器260由两个零件构成，也就是说，一个上部的止动套管260a和一个下部的底部套管260b。如同在图8中所更清楚显示的，所述摩擦夹子270安装在由肩台表面283和夹子套管260的外壁284界定的个“口袋”中。
三个杆或榫285a、285b和285c从外壁284延伸形成，并且外壁284的相关部分相应地“增强”。外壁284上榫285c所在的部分设有一个孔(不可见)，并且在外壁284的下部表面(如图7中的夹子套管260a的定向)由孔过渡到一个位于榫285c的径向外表面287中的槽286。所述孔和所述槽287配置成容纳离合器弹簧280的轴向延伸的下部榫舌282的整个或几乎整个长度——以适合保持下部榫舌282的方式，其相对于夹子套管260a旋转地固定离合器弹簧280(并且，相应地，一旦组装在一起，相对于持夹器260)。
两个凹槽或槽288a和288b设于夹子套管260a的外壁284中，榫285c的任意一边上被设置为容纳离合器弹簧280的轴向榫舌282。如图8所示，凹槽或槽288a和288b容纳摩擦夹子270的榫舌状的端部。凹槽288a之一相对较窄，以便采用滑动配合容纳摩擦夹子270的相应的端部271a，其把摩擦夹子270端部271a可靠地固定在适当的位置，然而，另一个凹槽288b相对较宽，以便容纳装配偏差。
一般希望夹子套管260与离合器弹簧280啮合的部分具有相对较高的摩擦系数，以帮助离合器弹簧280抓紧夹子套管260a。另一方面，也希望夹子套管260与止动套管250旋转配合的部分具有相对较低的摩擦系数，以便于两个部件的相对转动。另外，夹子套管260a的弹性指状物269应该具有充分的弹性，当止动套管250和夹子套管260被压在一起时，不会折断。考虑到各种因素，夹子套管260可以采用不同的材料一起模塑成形制造，每种材料具有所需要的摩擦系数和柔轫度以达成这些目标，或者所述夹子套管可以由一种同时尽可能符合所述三个条件的材料(如尼龙46)做成。
底部套管260b通常用于实现三个主要的目的。首先，它用于在持夹器260里面的适当的位置封闭摩擦夹子270；第二，相较于如果只有单一榫285C收到此扭转负荷的情况来说，它把三个榫285a、28b和285c“缚系”在一起，以便摩擦夹子270和夹子套管260a组合所成的整体能够更好地承受扭转的负荷(经由离合器弹簧的轴向的榫舌282并通过离合器弹簧280环绕在夹子套管260a的圆筒形外表面上的包绕部分，施加于夹子套管260a)，；第三，当在可能在张紧装置中所产生的轴向载荷下支撑底板的时候，底部套管260b的底(如图7中所定的方向)表面289用作止推轴承，其允许后止挡装置240相对于底板旋转。为了具有所述底表面289的一端可以用作一个止推轴承，底部套管260b优选地由无充填物的尼龙制成，所述无充填物的尼龙具有较低的摩擦系数μ。
如同在图7和图8中进一步所举例说明的，底部套管260b有一个大体上为圆筒形的外壁290和一环形的端“壁”291，其外露的部分提供起止推轴承作用的底部表面289。外壁290在其上的一微小部分292径向向外凸出，以在装配持夹器260的时候，为安装榫舌状的夹子端部271a和271b提供空间。此外，一个槽293在环形端壁291轴向延伸，而且在装配持夹器260(和张紧装置结构的其余部分)的时候，榫285c(在所述榫285c的槽286中放置有所述离合器弹簧280的轴向榫舌282)延伸进入槽293(但是不超过支承面289)。额外的两个槽(不可见)是设于环形端壁291的上部表面中的盲孔，并且被定位用于当把持夹器260的零件装配到一起的时候，容纳另外的两个榫285a和285b。
底部套管260b的外壁290有一个绕着外壁290的内表面圆周地延伸的卷边294，靠近外壁290的上边缘(根据图示的方向)。卷边294与一绕着所述夹子套管260的外壁284形成的圆周延伸的锁槽295啮合。因此，一旦摩擦夹子270正确地放置在夹子套管260a的“口袋”中，通过把夹子套管260a和底部套管260b压到一起，直到卷边294咬合到锁定槽295之中，并且榫285a、285b和285c位于底部套管260b的环形端壁291中相对应的槽内，而使持夹器260安装就位。
所述底部套管260b也有一个上部的环状唇(不可见)，该唇环绕外壁290的上部(如图7中的定向)边缘，在结构上，该唇与图2中所示的唇50c或图5所示的唇160c相似。环状唇的尺寸被设定为当装配张紧装置的时候，可容纳离合器弹簧280下部的匝圈，从而在弹簧相对于持夹器260滑动之前防止离合器弹簧280的匝圈过度展开。
所述张紧装置(和，特别是，后止挡装置40、140或240)的运转情况如下所述。在所述张紧装置和皮带的初次安装过程中，一般使用穿过枢轴16的孔16b并旋入到发动机中的螺栓(图未示)，把所述张紧装置安装到发动机上的适当位置，所述螺栓。如果张紧装置有一个安装夹子11，则所述枢臂20已经位于最小拉紧位置，以便于皮带的安装。否则，如果张紧装置没有安装夹子(特别是在使用现场再安装张紧装置的过程中，没有所述夹子的情况下)，安装张紧装置的人员必须把枢臂20移入或靠近最小皮带拉紧位置，以把一个皮带安装到张紧装置皮带轮12上。这可以通过在枢臂20的六边形孔23中插入一个通用扳手并向最小的皮带拉紧位置转动所述枢臂20而实现。如果在枢臂20和止动套管50、150或250之间有一些旋转“游隙”，且因为在轴向榫舌50a、150a或250a和设于枢臂20中的空腔21之间具有一些旋转的间隙，安装者可以感觉到的唯一初始转动阻力来自于主弹簧18。当“游隙”已拉紧时，安装者还必须转动止动套管50、150或250。因为止动套管50、150或250经由摩擦夹子70、170或270部分旋转地固定在枢轴16上，安装者还必须克服夹子70、170或270和枢轴16之间的摩擦产生的旋转阻力。这一摩擦阻力设计得足够大以抵抗由发动机的反向转动所引起的皮带感应力的转矩，但是同时这一摩擦阻力足够小，以允许安装者向后转动枢臂20。因此，因此安装者始终可以把枢臂20移动到最小的皮带拉紧位置，在此位置，皮带被安装在各种链轮和皮带轮上。
在皮带安装到各种皮带轮之后，必须允许枢臂20(进而皮带轮12)向皮带自由地枢转，以提供适当的皮带张力。如果张紧装置带有一个安装夹子11，安装者只是移除夹子11。如果臂和皮带轮总成人力旋转到最小拉紧位置，安装者释放工具(通用扳手)上的压力并且允许主弹簧18使枢臂20(和皮带轮12)向皮带旋转。一旦皮带轮12稳定地靠在皮带上，可以取去工具完成安装过程。在两种情况下任一情况下，因为后止挡装置不对枢臂20向自由的臂位置的转动产生任何明显的阻力，所以主弹簧18能够提供必要的臂向皮带的运动(相应地，提供必要的皮带张力)。
通常，张紧装置有时候将会遇到这样的运行条件皮带轮上的皮带负载增加，进而，在相反的方向上(也就是离开皮带的方向上)在枢臂20上施加转矩。两种此类的运行条件是发动机正常的热膨胀之后冷启动以及发动机反向转动。在这些例子的每一个中，如果存在任何旋转“游隙”，枢臂20将向后止挡装置反向旋转，直到在枢臂20中空腔21的相应端面接触止动套管50、150或250的轴向延伸的榫舌50a、150a或250a；否则(也就是说，当所述轴向延伸的榫舌和所述空腔之间为紧配合时)，所述枢臂将不会相对于所述止动套管旋转。随后，因为枢臂将经由止动套管、弹簧离合器和持夹器而连接到摩擦夹子，这将防止枢臂20的反向旋转(即转动离开所述皮带)，并且摩擦夹子提供足够大的摩擦阻力限制此种反向转动以避免跳齿，这时允许人力旋转摩擦夹子，且因而使张紧装置臂容易安装或重新安装。
在上述的具体实施例中，一个弹簧离合器提供所需的单向功能。然而，任何的已知单向装置(比如单向滚柱离合器、棘轮与棘爪，等等)可用来把摩擦刹车和止动套管互相连接。同样地，代替夹子，摩擦制动可以是借助于摩擦产生制动力的任何已知构造。
可选择地，如图9所举例说明的，代替摩擦制动装置，所述张紧装置可以使用一个液压装置构造，所述液压装置设计为可以产生足够的阻力和足够的保持动力，以防止后止挡装置反向运动和因此臂离开皮带的转动(臂的此种转动可发生跳齿)。此种液压装置可以是任何已知的液压装置或者，举例来说，如正在审理中的专利申请09/547,108号公开的一种粘液耦合器总成(2000年4月11日申请，其公开的内容在此处参考引用)，仍然可以获得本实用新型的各种特征的优点。采用此种耦合器总成340，在一个构件381和一个第二构件396之间设置粘性材料370，所述构件381固定在枢轴16底部的外表面上，而所述第二构件396可以相对于构件381旋转。(为例证的目的，所述第二构件396示出为单体构造，但是其可以是两件式构造——上半部和下半部，如同上述参引的专利申请09/547,108种所列举的构造。)当扭转负荷突然施加到枢臂320上，并经由止动套管350和离合器弹簧380传递到第二构件396的时候，粘性材料370阻止第二构件396相对于构件381旋转(由于它的粘度)，但是当扭转的负荷逐渐地及/或连续地施加时，粘性材料370允许第二构件396相对于构件381旋转。
比前述的止动套管短一些的止动套管350以与上述方式相似的方式连接到第二构件396。具体地，两个元件之间的相互连接把它们轴向地锁在一起，但是允许一个元件相对于另一个元件旋转。正如上述各个实施例中的离合器弹簧将止动套筒抓紧于持夹器，离合器弹簧380以大体上相同的方式把止动套管350抓紧于第二构件396上。
通过在枢臂320和止动套管350之间设定旋转“游隙”，如以上所描述的(比如，通过将插入止动套管350的轴向榫舌350a的空腔321制造得比所述榫舌350a大)，液压装置所经受的振动量降低。这延长了所述液压装置的使用寿命。
在图10和图11中示出了本实用新型张紧装置的又一个具体实施例。在此具体实施例中，所述“止动套管”450与张紧装置枢臂420的延伸部分设计为一个整体。在此具体实施例中，离合器弹簧480有效地直接连接到张紧装置枢臂420，离合器弹簧480的轴向榫舌482延伸进入张紧装置枢臂420的空腔421中。(在一个可选择的构造中，相应的，离合器弹簧480的底端能够以适当的方式固定到“夹子套管”460。)如图11中所更清楚举例说明，摩擦制动装置470设计为一个环绕枢轴16下部的圆筒，且去除了所述圆筒的一个扇区472。“夹子套管”460与摩擦制动装置470的外表面同轴并相配合。夹子套管460带有一个键462，所述键462从夹子套管460的内表面向内径向延伸，并且装配在摩擦制动装置470移除的扇区472中。这样，当夹子套管460已经旋转足够的度量，接触到被去除扇区472的壁473、474并且施加足够的力的时候。迫使摩擦刹车装置470绕枢轴旋转。
当然，可以理解，通过枢臂420经由离合器弹簧480传递转矩到夹子套管460，而使夹子套管460相对于张紧装置枢轴16旋转。如果在“止动套管”450(本质上是张紧装置臂420的一个延伸的中心)的周围缠绕的匝圈的数量足够多，及/或如果离合器弹簧如举例所说明的带有在空腔421中可靠地放置的轴向榫舌482，所述离合器弹簧480将会连续地跟随张紧装置的枢臂420运动。
然而，优选地，为使张紧装置有微小的“自由行程”以允许张紧装置臂420自由旋转一定的量(对应于发动机的热膨胀及/或对应于皮带驱动的动态振动)。此种自由行程可能受到两个因素中的一个或两个的影响，对两者都加以举例说明。首先，通过将夹子套管460的键462制造得比去除的扇区472狭窄，而使枢臂420具有一定量的旋转游隙。此外，通过使离合器弹簧480的匝圈具有更大的直径，如图所示，所述总成内可以带有一定的旋转游隙。这是因为一旦枢臂420开始转动离合器弹簧480，在所述离合器弹簧能向夹子套管460产生任何主要的旋转转矩之前，离合器弹簧480的较大直径的匝圈必须收缩到与其内的表面接触。作为另一个可选方案(未图示)，旋转游隙可以通过减少(或甚至完全取消)位于“止动套管”450(臂核心部)上的离合器弹簧的数量并形成一个如圆弧形的空腔421，以便张紧装置臂420在迫使离合器弹簧跟随臂转动之前可以旋转一定的量。
虽然，在上面描述并举例说明的本实用新型具体实施例中，所述后止挡装置通过后止挡装置与枢轴16摩擦配合而阻止转动，但是，所述张紧装置也可能这样构造后止挡装置通过与一个位置固定的部分而不是与枢轴16摩擦配合来阻止转动，所述位置固定的部分比如底板30或者甚至发动机本身(比如，在没有设置底板的情况下)。这些具体实施例以及其他的具体实施例都被认为是在权利要求的范围内。
权利要求1.一种皮带张紧装置，用于机动车辆发动机中，其包括一个枢轴；一个枢转安装在所述枢轴上的枢臂；一个旋转地支承在所述枢臂上的皮带轮；一个在皮带张紧的方向上偏压所述枢臂的弹簧；和一个后止挡装置，其特征在于，所述后止挡装置包括一个单向离合器构件和一个摩擦制动构件，所述摩擦制动构件通过摩擦配合相对地固定到一个锚定部分上，并且所述锚定部分相对于所述机动车辆发动机固定，所述单向离合器构件运转地安置在所述枢臂和所述摩擦制动构件之间，所述单向离合器构件的构造和位置设置为允许所述枢臂在所述的皮带张紧方向上自由枢转，并且阻止所述枢臂在与所述的皮带张紧方向相反的方向上相对于所述摩擦制动构件枢转。
2.如权利要求1所述的皮带张紧装置，其特征在于所述摩擦制动构件设置为在与所述皮带张紧方向相反的方向上人力枢转所述枢臂的时候，至少部分地展开。
3.如权利要求1所述的皮带张紧装置，其特征在于所述锚定部分包括所述枢轴上靠近后止挡装置安装部位的部分。
4.如权利要求1所述的皮带张紧装置，其特征在于在所述枢臂和所述单向离合器构件之间设有一定的游隙。
5.如权利要求4所述的皮带张紧装置，其特征在于所述游隙包含一个预先设定的旋转分量，所述旋转分量近似与由所述发动机的热膨胀引起的枢臂运动的旋转度数相同。
6.如权利要求4所述的皮带张紧装置，其特征在于所述游隙包括一个预先设定的旋转分量，所述旋转分量近似与由所述发动机的热膨胀引起的枢臂运动的旋转度数，及由所述枢臂的动态的、由发动机引起的振动所引起的枢臂运动的旋转度数的组合相同。
7.如权利要求1所述的皮带张紧装置，其特征在于所述摩擦制动构件包括一个摩擦夹子构件，所述单向离合器构件包括一对轴向对齐的旋转构件，所述旋转构件绕所述枢轴设置，其中之一与所述枢臂啮合，另一个包括一个与所述摩擦夹子构件啮合的持夹器，所述旋转构件中的至少一个带有一圆筒状部分，及其中所述单向离合器构件进一步包括一个离合器弹簧，所述离合器弹簧的一端套在所述至少一个旋转构件的圆筒状部分上，而所述离合器弹簧的另一端连接到所述两个旋转构件中的另一个，由此，所述离合器弹簧允许所述旋转构件在一个方向上彼此相对旋转，而阻止所述旋转构件在相反的方向上彼此相对旋转。
8.如权利要求7所述的皮带张紧装置，其特征在于所述持夹器包括一个上部的夹子套管构件和一个下部的底部套管构件，其中所述摩擦夹子构件位于所述上部的夹子套管构件和下部的底部套管构件之间。
9.如权利要求7所述的皮带张紧装置，其特征在于所述离合器弹簧带有一个榫舌，所述离合器弹簧通过该榫舌锚定到与所述枢臂啮合的所述旋转构件上。
10.如权利要求7所述的皮带张紧装置，其特征在于所述离合器弹簧有一个榫舌，所述离合器弹簧通过此榫舌锚定到所述持夹器。
11.如权利要求7所述的皮带张紧装置，其特征在于所述单向离合器构件的旋转构件之一与所述枢臂制成一体。
12.如权利要求7所述的皮带张紧装置，其特征在于所述一对旋转构件彼此直接轴向互相连接。
13.如权利要求12所述的皮带张紧装置，其特征在于所述单向离合器构件的旋转构件中之一与所述枢臂制成一体。
14.一种皮带张紧装置，用于机动车辆发动机中，其包括一个枢轴；一个枢转安装在所述枢轴上的枢臂；一个旋转地支承在所述枢臂上的皮带轮；一个在皮带张紧的方向上偏压所述枢臂的弹簧；和一个后止挡装置，其特征在于，所述后止挡装置包括一个臂啮合部分、一个摩擦制动构件和一个单向离合器构件，通过允许所述单向离合器构件和所述摩擦制动构件之间的相对滑动，所述后止挡装置可使所述枢臂在所述的皮带张紧方向上自由枢转，并且通过所述枢臂借由所述臂啮合部分的啮合、所述摩擦制动构件与一个相对于所述发动机固定的锚定部位的摩擦啮合、及所述摩擦制动构件与所述臂啮合部分之间的单向离合器构件的互锁作用，所述后止挡装置阻止所述枢臂在与所述的皮带张紧方向相反的方向上枢转。
15.如权利要求14所述的皮带张紧装置，其特征在于所述锚定部分包括所述枢轴上一个靠近后止挡装置安装部位的部分。
16.如权利要求14所述的皮带张紧装置，其特征在于在所述枢臂和所述单向离合器构件之间设有一定的游隙。
17.如权利要求14所述的皮带张紧装置，其特征在于所述摩擦制动构件包括一个摩擦夹子构件，所述单向离合器构件包括一对轴向对齐、并绕所述枢轴设置的总体上为圆筒状的构件，所述总体上为圆筒状的构件其中一个与所述枢臂啮合，另一个包括一个支承所述摩擦夹子构件的持夹器，及其中所述单向离合器构件包括一个离合器弹簧，所述离合器弹簧套在所述的一对总体上为圆筒状的构件上，并且允许所述总体上为圆筒状的构件在一个方向上彼此相对旋转，而阻止所述总体上为圆筒状的构件在相反方向上彼此相对旋转。
18.如权利要求17所述的皮带张紧装置，其特征在于所述持夹器包括一个上部的夹子套管构件和一个下部的底部套管构件，其中所述摩擦夹子构件位于所述上部夹子套管构件和下部的底部套管构件之间。
19.如权利要求17所述的皮带张紧装置，其特征在于所述离合器弹簧连接到与所述枢臂啮合的所述总体上为圆筒状的构件上。
20.如权利要求17所述的皮带张紧装置，其特征在于所述离合器弹簧连接到包括一个持夹器的所述总体上为圆筒状的构件上。
21.如权利要求17所述的皮带张紧装置，其特征在于所述的一对总体上为圆筒状的构件彼此轴向直接地互相连接。
22.如权利要求17所述的皮带张紧装置，其特征在于在所述枢臂和与所述枢臂啮合的所述总体上为圆筒状的构件的啮合部分之间设有一定的游隙。
23.一种皮带张紧装置，用于汽车中，其包括一安装在发动机上的枢轴；一枢转安装在所述枢轴上的枢臂；一旋转支承在所述枢臂上的皮带轮；一构造与设置为在皮带张紧的方向上偏压所述枢臂的弹簧；和一后止挡装置，其特征在于，所述后止挡装置运转地设置在所述枢臂和一个相对于所述发动机固定的锚定部分之间，并且构造与设置为允许所述枢臂在所述的皮带张紧方向上自由枢转，并阻止所述枢臂在与所述的皮带张紧方向相反的方向上枢转，其中，所述枢臂和所述后止挡装置配合设置为在两者之间设定一个预先设定并有限的游隙量；并且其中，所述后止挡装置包括一对环绕所述枢轴设置的止动构件和一个单向离合器构件，其中所述的止动构件其中一个与所述枢臂啮合，而另一个与所述的锚定部位连接，所述单向离合器构件包括一个套在所述的一对止动构件上的离合器弹簧，离合器弹簧允许所述止动构件在一个方向上彼此相对枢转，而阻止所述止动构件在一个相反的方向上彼此相对枢转。
24.如权利要求23所述的皮带张紧装置，其特征在于所述止动构件中的另一个通过与所述锚定部分相啮合的一个摩擦制动构件，与所述锚定部分连接。
25.如权利要求23所述的皮带张紧装置，其特征在于所述止动构件中的另一个通过一个液压装置与所述锚定部分连接。
26.如权利要求25所述的皮带张紧装置，其特征在于所述止动构件中的另一个通过粘性材料与所述锚定部分连接。
27.一种皮带张紧装置，用于汽车中，其包括一安装在发动机上的枢轴；一枢转安装在所述枢轴上的枢臂；一旋转支承在所述枢臂上的皮带轮；一构造与设置为在皮带张紧的方向上偏压所述枢臂的弹簧；和一后止挡装置，其特征在于，所述后止挡装置运转地设置在所述枢臂和一个相对于所述发动机固定的锚定部分之间，并且构造与设置为允许所述枢臂在所述的皮带张紧方向上自由枢转，并阻止所述枢臂在与所述的皮带张紧方向相反的方向上枢转，所述后止挡装置包括一对环绕所述枢轴设置的止动构件和一个单向离合器构件，所述的止动构件其中一个与所述枢臂啮合，而另一个通过粘性材料连接到所述的锚定部分，所述单向离合器构件包括一个套在所述的一对止动构件上的离合器弹簧，离合器弹簧允许所述止动构件在一个方向上彼此相对枢转，而阻止所述止动构件在一个相反的方向上彼此相对枢转。
专利摘要本实用新型提供一种安装容易、结构简单的皮带张紧装置，其具有一后止挡装置，该后止挡装置包括轴向互锁且可彼此相对旋转的止动套管和持夹器。一离合器弹簧环套着并允许止动套管和持夹器在一个方向上相对转动，但不允许其在相反的方向上相对转动。利用摩擦限制反向转动，其可以承受正常运转条件下作用在枢臂上的转矩，而不会发生皮带跳齿。保持在持夹器中的一个夹子与枢轴摩擦配合。可用粘液耦合器代替摩擦夹子。
文档编号F16H7/08GK2793345SQ20042005928
公开日2006年7月5日 申请日期2004年6月7日 优先权日2004年6月7日
发明者约玛·J·莱特瓦拉, 杰克·斯谛普尼克, 马莱克·弗兰考斯基, 麦斯·K·利波维斯基, 理查德·A·福雷斯特 申请人:利滕斯汽车公司