张紧器的制造方法

文档序号:5656040
张紧器的制造方法
【专利摘要】—种张紧器,其包括:套筒,与套筒的内表面配合地接合的调节器,与套筒枢转地接合的枢转臂,轴颈连接到枢转臂的皮带轮,与套筒接合以用于推动枢转臂的扭转弹簧,连接到臂并在套筒和臂之间压缩摩擦接触的弹性体阻尼环,由此切向摩擦力阻尼枢转臂的运动,弹性体阻尼环在套筒上施加径向力,以及连接到调节器并与套筒配合地接合的保持元件,由此调节器和套筒以预定的关系被保持。
【专利说明】张紧器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种张紧器,并且更具体地涉及这样的张紧器,其包括油中使用的摩擦阻尼,其使用具有摩擦力的弹性体阻尼环摩擦元件以及连接到调节器并配合地与套筒接合的保持元件,由此调节器和套筒以预定的关系被保持。
【背景技术】
[0002]从曲轴传递动力以用于同步驱动旋转元件例如凸轮轴和平衡轴的两种最常见装置是正时链和正时皮带。正时链需要发动机油用于操作。相较而言,大多数正时皮带的应用要求在皮带驱动中不存在油,因为油的存在能够损坏皮带并抑制其预期的目的。皮带最近的改进是不再要求将皮带与发动机油的环境相密封。
[0003]然而,皮带在油中操作的最近改进造成了其他需要解决的问题。一个具体的问题是适当地张紧皮带驱动,以保持凸轮轴与曲轴同步。如果凸轮轴或其他同步驱动的曲轴部件不再适当地与曲轴同步,那么可能导致灾难性的发动机损坏。
[0004]为了通过皮带从旋转的曲轴传递动力,皮带的一侧绕着曲轴被拉紧,并通常被本领域的技术人员称为皮带张紧侧。相反地,另一侧被称为皮带松弛侧,这是由于皮带被从曲轴推开。为皮带的松弛侧提供张紧是很重要的,以防止皮带变得过度松弛,并因此导致曲轴和由曲轴旋转的部件之间的同步损失。该同步损失通常被本领域的技术人员称为“跳齿”或“棘轮效应”。
[0005]消除皮带松弛以防止“跳齿”或“棘轮效应”的问题伴随有由发动机的角振动引起的过度的张紧器的臂运动或振动。过度的臂运动不仅能导致“跳齿”或“棘轮效应”状况,而且能减少张紧器以及皮带的使用寿命。为了最小化臂的振动量,通常使用摩擦阻尼来防止张紧器运动远离皮带。
[0006]油的存在使得摩擦阻尼难以实现。应当理解的是,润滑剂在两个摩擦表面上的应用将允许两个表面之间的相对运动更易于发生。
[0007]摩擦阻尼的重要方面是由摩擦阻尼产生的阻力矩来抵抗臂远离皮带的运动。只具有非对称阻尼是理想的,其中仅当张紧器远离皮带而不是朝向皮带运动时抵抗臂的运动,如现有技术中在干燥环境中操作的张紧器。
[0008]本【技术领域】的代表是专利号为5,919,107的美国专利,其公开了一种用于张紧驱动皮带或正时皮带的A皮带张紧器,包括具有端面的偏心调节元件,该端面构造并设置为相对于用于发动机框架的皮带张紧器的安装面以面对面接合直接被安装。枢转结构安装在偏心调节元件上以用于在第一位置和第二位置之间的枢转运动,并且皮带张紧皮带轮被安装以用于在枢转结构上的旋转运动。螺旋扭转弹簧被构造并设置为在皮带收紧方向远离第一位置并朝向第二位置弹性地偏压枢转结构,偏心调节元件在克服螺旋扭转弹簧的偏压将枢转结构运动到位置中的安装过程中可运动,该位置中皮带张紧皮带轮被设置在与皮带预定的静态张紧关系中,在这一点上偏心调节元件是手动固定的。在偏心调节元件的转动过程中,偏心调节元件的端面与安装面是面对面滑动的关系。[0009]需要一种张紧器,其包括油中使用的摩擦阻尼,其使用具有摩擦力的弹性体阻尼环摩擦元件,以及连接到调节器并配合地与套筒接合的保持元件,由此调节器和套筒以预定的关系被保持。本发明符合该需要。

【发明内容】

[0010]本发明的主要方面是提供一种张紧器,包括油中使用的摩擦阻尼,其使用具有摩擦力的弹性体阻尼环摩擦元件以及连接到调节器并配合地与套筒接合的保持元件,由此调节器和套筒以预定的关系被保持
[0011]本发明的其他方面将通过以下对本发明的描述和附图得以指明或显而易见。
[0012]本发明包括张紧器,其包括套筒,与套筒的内表面配合地接合的调节器,枢转地接合到套筒的枢转臂,轴颈连接到枢转臂的皮带轮,与套筒接合以用于推动枢转臂的扭转弹簧,连接到臂并在套筒和臂之间压缩摩擦接触的弹性体阻尼环,从而切向摩擦力阻尼枢转臂的运动,弹性体阻尼环在套筒上施加径向力,以及连接到调节器并与套筒配合地接合的保持元件,由此调节器和套筒以预定的关系被保持。
【专利附图】

【附图说明】
[0013]附图,其结合在说明书中并形成为说明书的一部分,图解了本发明的优选实施例,并与描述一起用于解释本发明的原理。
[0014]图1是张紧器的横截面。
[0015]图2是张紧器的分解图。
[0016]图3是调节器和套筒的端部透视图,示出了保持器。
[0017]图4是图3的横截面4-4。
[0018]图5是保持器的透视图。
【具体实施方式】
[0019]现有技术中的摩擦阻尼是由衬套产生的,并且基于由皮带施加于衬套上的径向载荷和衬套的摩擦系数。本发明的张紧器与现有技术之间的区别在于,使用橡胶阻尼环7代替衬套来产生增强的阻尼。这种改进允许当张紧器在油环境中操作时产生摩擦阻尼,油环境中润滑剂的存在否则将显著减小摩擦阻尼。
[0020]张紧器包括不对称的阻尼皮带张紧器,其能在油饱和的环境中发挥作用。与沿着径向方向的法向力一起操作,允许当力通过皮带被旋加到张紧器时阻尼增大,并且相反地,当皮带力(或载荷)减小时阻尼力减小,从而允许张紧器更有效地跟随皮带。阻尼力在加载行程(更大)和卸载行程(更小)之间的不同是以“非对称”作为特征的。
[0021]图1是张紧器的横截面。张紧器100包括调节器I。双偏心张紧器包括两个独立的臂来装载皮带。第一偏心件是调节器1,其用于通过补偿所有部件的公差以预定的张力精确地装载皮带。该第一偏心件或调节器仅在皮带安装期间使用,并且一旦皮带安装后就被锁定到位。
[0022]第二偏心件是臂4,其由扭转弹簧6偏压从而将惰轮2推入皮带中。由于皮带随时间而伸展以及驱动长度通过热膨胀会改变尺寸和长度,臂4允许张紧器补偿皮带的长度变化。臂4绕着安装在臂4和套筒9之间的衬套3枢转。
[0023]如前所述,调节器I是偏心的,并且被使用以将张紧器安装到皮带驱动系统中。为了使张紧器以预定的张力抵靠着皮带装载,调节器I被旋转以相对皮带驱动件在轴线A-A上移动张紧器。一旦张紧器的位置被调节后,调节器I就通过套筒9使用紧固件F或其他本领域中公知的适合的紧固件而锁定到位。紧固件F通过孔11接合到发动机表面。
[0024]臂4通过与内套筒表面92的接合在套筒9内枢转。指示器41与基座8上的指示器81相配合。指示器41相对于指示器81的相对位置给出张紧器皮带载荷的视觉指示。典型地,指示器41位于指示器81的中心。
[0025]皮带轮2接合皮带来提供张力。皮带轮2绕着轴承21旋转。轴承21包括如图所示的滚珠轴承,但同样可使用滚针轴承或其他本领域中公知的适合的轴承。
[0026]衬套3允许枢转臂4绕着套筒9平滑地枢转。套筒9刚性连接到基座8。衬套3通过其与套筒9和臂4的摩擦接合产生一些摩擦阻尼,从而防止由发动机的角振动引起的臂4的过度的张紧器运动。然而,大多数阻尼是通过阻尼环7的动作来达到的。
[0027]臂4通过压配合连接到轴承内环210。臂4通过扭转弹簧6压靠在皮带上。弹簧6的端部61与臂4的槽42接合。弹簧6还连接到基座8,其静态连接到发动机。弹簧6的端部62与基座8的突部82接合。弹簧6的扭矩和臂4的有效臂长用于产生皮带张力。
[0028]阻尼环7在臂4和套筒9之间产生摩擦阻尼。阻尼环7包括螺旋管形。阻尼环7包括预定的摩擦系数以产生阻尼,并且进一步用作相对套筒9的密封以最小化套筒和阻尼环7之间的油量。表面71摩擦接合套筒9。阻力矩或阻力由阻尼环7随着表面71在套筒9上摩擦运动而产生。表面72固定连接到臂4的凹槽41中。表面71的轴向宽度(B-B方向)可由使用者来选择以产生所需的阻尼级别。
[0029]阻尼环7安装在臂4上并且与臂4 一起运动。阻尼环7包括任何天然橡胶或合成橡胶或它们的任何组合,包括但不限于EVA (乙烯-乙酸乙烯酯),ACSM (ACSIUM,烷基化氯磺化聚乙烯),EEA (Vamac,乙烯/丙烯酸类物),FKM (氟橡胶),CR (氯丁橡胶或聚氯丁二烯),ECO (环氧氯丙烷环氧乙烷),NBR ( 丁腈橡胶),MQ (硅橡胶),FVMQ (氟硅酮橡胶),CSM (氯磺化聚乙烯),CPE (氯化聚乙烯),FFKM (全氟化橡胶),OT或EDT (聚硫化物),AU (聚酯),EV(聚醚),氨基甲酸酯,PZ(磷腈)。
[0030]切向作用于套筒9的表面93的摩擦力是由压缩(法向)力产生的,该压缩力由在径向方向“FV”上抵靠套筒9的阻尼环施加。径向方向FV垂直于皮带轮的旋转轴线B-B。阻尼环7在臂4和套筒9之间被压缩。通过实例且非限制性的,操作条件包括_40°C到高达100°C的温度范围。由阻尼环7施加的初始摩擦扭矩大约是1.1Nm,其相当于50%的阻尼因子ζ。当然,由阻尼环7施加的摩擦扭矩可按使用者的需求被调节。张紧器和阻尼套筒7在内燃发动机润滑油中工作。
[0031]套筒9静态固定到发动机或其他安装表面,其最小化张紧器臂的运动量,从而防止“跳卤”或“棘轮效应”。阻尼或阻力矩的大小取决于通过皮带施加到皮带轮2的轮毂载荷力,以及阻尼环7在臂4和套筒9之间的压缩量。
[0032]保持器5接合突部12、13并且为了运送在张紧器组件中用于保持调节器I。
[0033]保持器5将调节器I轴向锁定到套筒9。突部51与套筒9的止动部91接合。
[0034]图2是本发明的张紧器的分解图。[0035]突部51在径向向外突出的方向上被弹簧加载。在其被安装到其操作位置之前,突部51与止动部91的接合将组装后的张紧器保持在一起。即,套筒9通过在突部51突出的方向上的动作连接到调节器I。突部51以这样的方式主动地与止动部91接合,该方式防止套筒9从与调节器I的接合中退出,从而捕获枢转臂4、衬套3和在其间的阻尼环7。
[0036]皮带轮2的表面22被示出是平的,然而,可采用本领域中公知的任何合适的外形,包括带齿的、平的或多楔的。
[0037]容纳部分14容纳用于安装张紧器的工具。为了安装,紧固件F被插入孔11中并与安装表面MS接合。在紧固件被给予最后的转矩之前,工具被插入部分14中。调节器I绕着紧固件F转动,直到达到期望的枢转臂4位置和皮带负载。接着紧固件被施以转矩到其最终的安装值。
[0038]图3是调节器和套筒的端部透视图,示出了保持器。保持器5连接到调节器I的一端。柄51延伸到孔的边缘。保持器5的突起53抓住每一个从调节器I的基座延伸的突部13,见图5。
[0039]图4是图3的截面4-4。每一个延伸元件51都是弹簧加载的并且通常设置在调节器主体的径向外侧。在安装过程中,随着调节器I被插入套筒9中,每个元件51都由套筒9被朝向调节器I向内压。一旦调节器I被完全插入,每个元件51都向外伸展,相较于从保持器本体延伸的法向(N),从而与槽91接合。一旦每个元件51都向外伸展,就可以防止调节器I从套筒9被拔出,从而实现调节器I和套筒9之间的机械连接,其依次又将张紧器部件保持在一起。也就是说,调节器I保持轴承21和臂4与基座8受压接触。
[0040]然而,槽91绕着套筒的内周面是连续的,并且因此即使当每个元件51,52都与槽91接合时,调节器I在套筒9内任然能够旋转。
[0041]图5是保持器的透视图。每一个突部13都延伸通过配合的孔54,55。突起53朝向孔略微向内弯曲,从而当保持器5被压到调节器I上时抓住每一个突部13。弧形切口 56提供了间隙以用于紧固件通过孔12插入。
[0042]权利要求中记载的术语应给予其由参考相关条目确定的通常和惯常的含义。考虑到现有技术和权利要求术语的常规含义,所附权利要求应被理解为给出其最宽泛的解释。
[0043]如在本文中所使用的,空间或方向术语,例如“左”,“右”,“前” “后”等,与其在附图中示出的主题相关。然而,应当理解的是,此处描述的主题可以采取各种替代方位,并且因此,这些术语不应被认为是限制性的。
[0044]除非另有说明,说明书中使用的所有数值或表达式,例如那些表示尺寸,物理特性等,应在所有情形下被理解为由术语“约”来修饰。最低限度,并且不试图限制对权利要求书等同原则的应用,说明书或权利要求书中记载的每个数值参数都由术语“约”来修饰,应当按照至少考虑记载数字的明显位数并且通过应用普通的舍入算法被理解。
[0045]尽管本发明的一个形式已在这里得以描述,但是对于本领域的技术人员显而易见的是,在不背离此处描述的本发明的精神和范围的情况下可以对结构和零件关系作出变化。
【权利要求】
1.一种张紧器,包括: 套筒(9); 与套筒的内表面(92)配合地接合的调节器(I); 与套筒枢转地接合的枢转臂(4); 轴颈连接到枢转臂的皮带轮(2); 与套筒接合以用于推动枢转臂的扭转弹簧(6); 弹性体阻尼环(7),其连接到枢转臂并在套筒和枢转臂之间压缩摩擦接触,切向摩擦力阻尼枢转臂的运动,弹性体阻尼环在套筒上施加径向力;以及 保持元件(5),其连接到调节器并与套筒配合地接合,调节器和套筒以预定的关系被保持。
2.如权利要求1所述的张紧器,其中保持元件包括突部(51),所述突部被弹簧加载并且与套筒中的止动部(91)配合地接合。
3.如权利要求1所述的张紧器,还包括与基座指示器(81)相配地设置的臂指示器(41),以指示张紧器的载荷状态。
4.如权利要求1所述的张紧器,其中调节器与套筒短暂地可动接触。
5.如权利要求1所述的张紧器,其中弹性体阻尼环包括任何天然橡胶或合成橡胶或者它们的任意组合,包括但不限于EVA (乙烯-乙酸乙烯酯),ACSM (ACSIUM,烷基化氯磺化聚乙烯),EEA (Vamac,乙烯/丙烯酸类物),FKM (氟橡胶),CR (氯丁橡胶或聚氯丁二烯),ECO (环氧氯丙烷环氧乙烷),NBR( 丁腈橡胶),MQ (硅橡胶),FVMQ (氟硅酮橡胶),CSM(氯磺化聚乙烯),CPE (氯化聚乙烯),FFKM (全氟化橡胶),OT或EDT (聚硫化物),AU (聚酯),EV (聚醚),氨基甲酸酯,PZ(磷腈)。
6.—种张紧器,包括: 套筒(9); 与套筒的内表面(92)配合地接合的调节器(I); 与套筒枢转地接合的枢转臂(4), 轴颈连接到枢转臂的皮带轮(2); 与套筒接合以用于推动枢转臂的扭转弹簧(6); 弹性体阻尼环(7),其连接到枢转臂并且在套筒和枢转臂之间压缩摩擦接触,切向摩擦力阻尼枢转臂的运动,弹性体阻尼环在套筒上施加径向力; 保持元件(5),其连接到调节器并与套筒配合地接合,调节器和套筒以预定的关系被保持;以及 保持元件包括突部(51),所述突部被弹簧加载并且与套筒中的止动部(91)配合地接入口 ο
7.如权利要求6所述的张紧器,其中弹性体阻尼环包括任何天然橡胶或合成橡胶或者它们的任意组合,包括但不限于EVA (乙烯-乙酸乙烯酯),ACSM (ACSIUM,烷基化氯磺化聚乙烯),EEA (Vamac,乙烯/丙烯酸类物),FKM (氟橡胶),CR (氯丁橡胶或聚氯丁二烯),ECO (环氧氯丙烷环氧乙烷),NBR( 丁腈橡胶),MQ (硅橡胶),FVMQ (氟硅酮橡胶),CSM(氯磺化聚乙烯),CPE (氯化聚乙烯),FFKM (全氟化橡胶),OT或EDT (聚硫化物),AU (聚酯),EV (聚醚),氨基甲酸酯,PZ(磷腈)。
【文档编号】F16H7/12GK103649591SQ201280028129
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2012年5月31日 优先权日:2011年6月8日
【发明者】P·沃德, J·哈伦, H·舍费尔 申请人:盖茨公司
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