专利名称：安装轴组件的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及张紧装置，更具体地，涉及用于张紧装置的安装轴组件。
背景技术：
现有技术中已知皮带张紧装置用于汽车中并且用于向皮带或链条施加载荷，以在皮带传动装置上维持所需量的张紧，从而驱动附连到皮带系统的各种部件。此外，皮带张紧装置用于非同步皮带驱动系统中，以防止皮带打滑和动力传输损耗。张紧装置通常用于汽车的辅助驱动系统、以及正时皮带或正时链条系统中。
典型地，皮带张紧装置包括张紧臂，该张紧臂与安装在球轴承组件上的惰轮配合。张紧臂枢转地安装在枢轴上。螺旋弹簧同轴地绕着枢轴缠绕，用于预张紧该张紧臂，从而使得惰轮可以将力施加在皮带上。以此方式，螺旋弹簧的力将载荷施加到皮带上，同时惰轮偏斜并绷紧皮带或链条的长度的松弛。
在某种应用中，发动机上可用于安装张紧装置的空间大小是受限的。在发动机上空间非常宝贵的正时皮带应用中更是如此。在这些应用中，通常使用双偏心装置型张紧装置。第一偏心装置具有和张紧臂相同的功能。第二偏心装置或安装轴在安装期间调节张紧装置以预先将所需载荷施加在皮带上。
当张紧装置安装在发动机上时，张紧装置的位置需要调节到与规定的安装位置一致。张紧装置在正确地定向和定位后，固定地安装到发动机表面。一调节或安装轴组件用于定位张紧装置，以及保持合适的皮带张紧力。用于机动车辆的皮带张紧装置和用于将皮带张紧装置安装到发动机的方法包括美国专利No.5,919,107、6,149,542、6,364,795、6,375,558以及6,464,604。
现在，通过使用例如注模烧结金属、压铸铝和压铸锌等已知的方法，安装轴能够作为一件式构造来生产，尽管多数是两件式构造。尽管这些部件看来够简单，但是，例如安装轴的压铸和挤压形状，具有非常大的长度直径比，所以难以制造，需要昂贵的加工，并且具有与其相关联的极其昂贵的加工成本和维护成本。
替代地，安装轴能够通过采用两件式冲压钢设计来制造。安装板和圆筒形引导管桩接(stake)到一起以形成安装轴。将上安装板结合或桩接到下引导管所需要的桩接工具也是相当昂贵的，并且需要复杂装配的成本，还需要经常维护来保持联接的完整性。
而且，桩接的安装轴可能由于部件尺寸的变化以及桩接操作所导致的变化而具有与多个件接合相关的不一致性。这些变化可能使得在将张紧装置安装到发动机上时所需的力不同，导致张紧装置不合适地定位或者损坏。
尽管桩接的过程和原理看起来比较简单，但是其还需要待接合的材料被敲打(冲击)并刚好足够变形，而不变形过度，以便将部件保持在一起，并且保持所需的夹紧力而不会使周围的部件碎裂或卡住。桩接的夹紧力能够随着下列因素的微小变化而大范围地变化材料特性(碳含量、硬度、颗粒结构、流动特性)；联接内每个部件的公差累加，这决定了最终的冲击力；压进深度和材料流动特性，以及例如桩接工具状态、冲压状态和偏斜的其它因素；初始的冲压配置；以及大量的其它因素。
若偏心安装轴在枢轴内桩接得太猛烈，桩接模具或者冲压装置将移位过多的材料，并且偏心轴将与枢轴熔合到一起。现在，偏心装置或者在转动时附着、或者在以合适大小的力扭转时根本不转动，最终不能自由地转动。当安装到发动机上时，操作员或安装机械(即自动扭矩扳手)将通过安装工具向偏心安装轴施加力，以试图将张紧装置推或转动到皮带中，及将张紧装置臂指针与冲压钢基板上标识的标称皮带标记对齐。若安装偏心装置由于桩接力太高而不在枢轴内转动(即完全固定住)，或者安装操作将在扭矩极限超过时停止，或者若不存在此种极限，安装板可能塑性变形，或者最坏地，从竖直管状部分上脱离。若张紧装置部分地约束(即部分地卡住)在枢轴中，安装操作过程将超过或者未达到标称皮带标记，其原因在于，施加到安装偏心装置上的大部分转矩将用于克服偏心装置和枢轴分界面之间的不规则摩擦，而不是使得张紧装置进入到皮带中。
若偏心安装轴桩接得太轻柔，桩接模具或者冲压装置将移位过少的材料，并且偏心安装轴将相对于枢轴自由滑动，并允许张紧装置在运送期间、操作期间或者实际安装到发动机上期间掉落。安装期间张紧装置“爆炸”可能使发动机装配线停机，因为每个部分将必需定位并标识，以确保其不会陷入正时驱动系统中，若一部分由正时驱动装置摄入，将会导致皮带跳齿或链条跳过。
从而，仍然希望提供一种张紧安装轴，其制造成本低并提供可靠且有效的装置来将张紧装置安装并定位到内燃机上。
发明内容
现有技术的缺点将通过提供具有一件式冲压安装轴组件的张紧装置组件而克服。
希望提供一种安装轴组件，其从单片金属冲压并成形为带有引导管和安装板。
根据本发明的一个方面，提供一种用于机动车辆发动机的同步或非同步驱动系统的张紧装置。所述张紧装置具有安装板，所述安装板带有圆筒形枢轴以及与该枢轴间隔开的锚接器。张紧臂以可转动的方式安装在枢轴上。所述张紧臂具有第一转动轴线。皮带轮以可转动的方式支撑在所述张紧臂上。所述皮带轮具有第二转动轴线，该第二转动轴线与所述第一转动轴线间隔开并大致平行于其延伸。螺旋弹簧在该安装板和张紧臂之间以可操作的方式延伸，以在张紧方向上偏置该张紧臂。安装轴以可转动的方式安装在所述枢轴内并可绕着所述第一转动轴线转动。所述安装轴具有孔，用于容纳用来将所述张紧装置附连到机动车辆发动机的螺栓。所述的孔的中心从所述第一转动轴线偏离。所述安装轴具有引导部和一体形成的板部。所述板部垂直于所述引导部延伸。所述引导部延伸到所述枢轴中。所述引导部的远端以下述方式接合所述枢轴使得所述引导部的远端和所述枢轴之间可以作旋转运动并且防止轴向运动。所述引导部配置成当所述张紧装置安装在发动机上时，将所述引导部的远端的偏离量保持为所述孔的中心的偏离量。
现在将结合附图描述本发明的示例性实施方式，其中相似的附图标记代表相似的元件，在所述附图中图1是根据本发明一个实施方式的带有安装轴组件的张紧装置组件的立体图；图2是图1的张紧装置组件的平面图；图3是根据本发明一个实施方式的张紧装置组件和安装轴组件的部分分解视图；图4是根据本发明一个实施方式的安装轴组件的部分断开、分解立体图；图5是安装轴在成形之前的立体图；和图6是本发明的安装轴的另一替代实施方式的立体图；图7是本发明的带有安装轴的张紧装置的第二实施方式，其中该张紧装置将螺旋弹簧的远端锚接到发动机；图8是带有图6中安装轴的张紧装置的最初组装步骤的示意图；图9是图8之后接下来的组装步骤的示意图；和图10是完成装配的示意图。
具体实施例方式
现在参照图1-3，张紧装置10示出为用于对由机动车辆发动机驱动的皮带进行张紧。张紧装置10包括基板20、枢轴34、张紧臂16、皮带轮12和轴承14。皮带轮12由球轴承座圈组件14以可转动的方式支撑。轴承14和皮带轮12以可转动的方式安装在铝铸张紧臂16上，张紧臂16具有偏心孔18，使得皮带轮12能够平动以张紧皮带。张紧臂16绕着由偏心孔18的中心限定的第一转动轴线转动。皮带轮12绕着第二转动轴线转动，该第二转动轴线与该第一转动轴线间隔开并大致平行于其延伸。
基板20设置为与张紧臂16的基部相邻，用于将张紧装置10安装并对齐在发动机上。基板20形成为带有突出部11——该突出部11具有代表自由臂止挡位置、负载止挡位置和可选地多个皮带标记位置——即标称皮带标记、改变的皮带标记的特征，以及用于固定螺旋弹簧15端部的舌部21。此外，安装板20具有锚接器23，该锚接器23大致垂直于安装板20的平面延伸并配置成接合发动机本体中的凹陷，以维持张紧装置10的定向。锚接器的其它形式是现有技术中公知的，并且包括与发动机上的栓或柱相接合的双尖结构。
螺旋弹簧15在安装板20和张紧臂16之间作用，以在绷紧的方向上将张紧臂16和皮带轮12偏置到与皮带相接合的位置。张紧装置16包括指针22，指针22相对于基板20枢转地移动，用于在将张紧装置10安装在发动机上的过程中，对齐基板20上的标称位置指示器。
参照图4，枢轴34包括长形圆筒柄部36，柄部36限定一个在近端40和远端42之间延伸的中心孔38。凸缘44从柄部36的近端40径向突出。沉头孔46形成于柄部36的近端40内，以限定径向肩部48。张紧臂16具有内部套筒或枢转衬套45，内部套筒或枢转衬套45由例如尼龙的有机聚合材料制成，接着安装在柄部36上。以此方式，张紧臂16能够相对于基部20转动。
张紧装置10具有安装轴32，用于装配张紧装置10，并且便于将张紧装置10安装到发动机上且拉伸皮带。本发明的安装轴32优选地形成为一件式冲压钢构件并包括基本上平坦的板部50，板部50由弯曲的颈部54连接到大致上为C形的引导部52，其中颈部54在板部50和引导部52之间延伸。板部50包括键孔56和用于容纳从其中穿过的安装螺栓59的螺栓孔58，键孔56优选地为六角形。键孔56与螺栓孔58间隔开，提供杠杆作用以在安装期间更容易转动安装轴32。螺栓孔58的直径小于枢轴34的中心孔38的内直径。板部50具有两个突出部51、53，其在操作期间保持板部50的定向。
引导部52大致垂直于板部50延伸并绕着由螺栓孔58限定的第一转动轴线弧形地延伸。引导部52由中心孔38限定的转动轴线——第一转动轴线偏离螺栓孔58的中心轴线。引导部的外直径略小于枢轴36的中心孔38的内直径，使得安装轴32可以配合在中心孔38内和摩擦地接合中心孔38并在其内转动。
一对对角地相对设置的柔性锁定指部60从引导部52的端部纵向地延伸到远端62。每个锁定指部60的远端62包括径向突出的钩部64，用于与枢轴34上的肩部48相接合。锁定指部60偏置而以搭扣配合的方式与肩部接合并将安装轴32锁定到枢轴34上。从而，在运输和装配到车辆发动机上的过程中，锁定指部60将安装轴32保持在张紧装置组件10上。
安装轴32还包括突出部66，突出部66定位于锁定指部60之间并类似地从引导部52的端部纵向地延伸。凸起68从突出部66径向向内伸向由螺栓孔58限定的轴线。凸起68的高度与螺栓孔58的中心和中心孔38之间偏离量大约相等。凸起68接合螺栓59，以在安装轴32在安装过程中转动时，确保安装轴32的垂直度。
如图5所示，本发明的一件式安装轴32由单个整体的构件形成，优选地由钢制成，其被冲压和折弯或成形为如图4所示的安装轴。该一件式安装轴的冲压和成形过程是节省成本的，并且消除了板部50与引导部52的联接失效的潜在危险。而且，板部50的底部和指部60的钩状结构之间的临界距离能够在冲压和成形过程中容易地控制，以确保在组装期间与枢轴34的凸缘48恰当地对齐并接合。
再参照图3，安装轴32从与枢轴34相对的一侧插入到张紧装置10的孔18中。引导部52插入穿过枢轴34的中心孔38，直到柔性锁定指部60接合枢轴34的肩部48，将轴32、34锁定到一起。柔性锁定指部60径向向外略微突出，并在装配期间径向向内弯曲以接合到中心孔38的内表面，提供“推和卡住”的装配过程。沉头孔46允许指部60向外径向弹出而与肩部48接合，从而自动地使安装轴32和枢轴34联锁。
冲压的一件式安装轴32提供受控的公差，具体地，在板部50的下侧和钩状结构64之间提供一致的预先确定的距离，用于恰当地与枢轴34上的肩部48接合。理想的是使得所述预先确定的距离略大于凸缘44的下侧和枢轴34的远端42之间的距离，从而允许安装轴32相对于枢轴34转动，以将张紧装置10恰当地安装在发动机上。
为了装配本发明的张紧装置10，对钢安装板20进行冲压。枢轴34和基板20桩接在一起以形成持久的固定联接。塑料的弹簧支撑件13和螺旋弹簧15接着松弛地插在枢轴34上。弹簧支撑件13容纳螺旋弹簧15的端部并提供摩擦阻尼。螺旋弹簧15的最下端钩入到基板的舌部21内。然后张紧臂16、枢转衬套45、轴承14和皮带轮12安装在枢轴上。张紧臂16转动而定位螺旋弹簧15的上弹簧舌部，直到螺旋弹簧15接合张紧臂16的钩状特征。螺旋弹簧15在螺旋方向上卷绕(即卷“拢”弹簧)，到一个位置，在位置中，张紧臂指针22对应于基板上的标称皮带标记的位置处。然后张紧臂16向下推，使得张紧臂16搁置在弹簧支撑件13上。塑料止推垫圈25位于枢轴34的顶部上。偏心安装轴32插入到枢轴34的中心孔38中。安装板50压靠住止推垫圈25，从而轴向地将张紧装置组件10保持在一起。可选地，桩接工具或心轴插入到枢轴34的基部内，以使指部60和/或突出部66变形，以将偏心轴32持久地保持在枢轴32内，并将张紧装置组件10轴向地保持在一起，同时允许安装轴32和枢轴34之间的相对转动运动。螺旋弹簧15迫使张紧臂16反转并抵靠住自由臂皮带止挡件。
参见图7，其示出带有本发明的安装轴32的张紧装置的第二实施方式。在此实施方式中，枢轴直接安装到发动机本体上而不借助于安装板。螺旋弹簧15’的远端锚接到发动机上。在此视图中，凸起68清晰地示出提供给螺栓59以恰当地保持张紧装置竖直对准的支撑。
参见图6，示出了本发明的安装轴32的另一替代实施方式，其中相似的附图标记代表相同或相似的部件。安装轴32仍然是一件式冲压构件，其具有由弯曲的颈部54连接且一体成形的板部50和引导部52。引导部52弯曲成C形，形成弓形的引导套筒。凸起68从引导部52向由螺栓孔58限定的轴线径向地突出。然而，替代实施方式的安装轴32不包括从引导部52延伸的锁定指部60。
参见图8-10，需要桩接工具61来使得引导部52的远端变形而形成周向延伸的钩状结构64’，以使得安装轴32和枢轴34互相联接。该互相联接使得安装轴32和枢轴34之间可相对地转动，同时确保安装轴轴向地锁定到枢轴34上，防止意外脱离。
在每个实施方式中，张紧装置10现在是完全装配的，并且由安装轴32和枢轴34之间的互锁连接保持在一起，用于运送或者安装到车辆的发动机上。最后，张紧装置10的安装和调节的详细解释以例子的方式在美国专利5,919,107号中说明，在此将该美国专利全文引入以供参考。
本发明的上述实施方式用于本发明的实施例，并且本领域普通技术人员可在不偏离由所附带的权利要求限定的本发明范围的情况下对之进行替代和改进。
权利要求
1.一种用于机动车辆发动机的驱动系统的张紧装置，所述张紧装置包括圆筒状枢轴，张紧臂，其以可转动的方式安装在所述枢轴上，所述张紧臂具有第一转动轴线，皮带轮，其以可转动的方式支撑在所述张紧臂上，所述皮带轮具有第二转动轴线，该第二转动轴线与所述第一转动轴线间隔开并大致平行于所述第一转动轴线延伸，螺旋弹簧，其与所述张紧臂以可操作的方式接合，以在张紧方向上偏置所述张紧臂，安装轴，其以可转动的方式安装在所述枢轴内并可绕着所述第一转动轴线转动，所述安装轴具有孔，该孔用于容纳用来将所述张紧装置附连到机动车辆发动机的螺栓，所述孔的中心偏离所述第一转动轴线，所述安装轴包括引导部和一体形成的板部，所述板部垂直于所述引导部延伸，并且所述引导部延伸到所述枢轴中，所述引导部接合所述枢轴，使得它们之间可作旋转运动并且防止轴向运动，所述引导部配置成将所述引导部的远端的偏离量保持为所述孔的所述中心的所述偏离量。
2.根据权利要求1所述的张紧装置，其中所述安装轴以钢板冲压而成。
3.根据权利要求2所述的张紧装置，其中所述引导部基本上为C形并且弯曲的颈部将所述引导部和所述板部互相连接起来。
4.根据权利要求3所述的张紧装置，其中所述板部具有用于容纳使所述安装轴转动的工具的孔。
5.根据权利要求4所述的张紧装置，进一步包括止推垫圈，所述止推垫圈在轴向上安装在所述板部和所述张紧臂之间。
6.根据权利要求5所述的张紧装置，进一步包括弹簧支撑凸缘，所述弹簧支撑凸缘轴向地安装在所述枢轴上并接合且容纳所述弹簧。
7.根据权利要求6所述的张紧装置，进一步包括枢转衬套，所述枢转衬套设置在所述枢轴和所述张紧臂之间。
8.根据权利要求1所述的张紧装置，其中所述引导部具有凸起，所述凸起设置为保持所述偏离量。
9.一种一件式冲压安装轴，其用于将张紧件装配和安装到机动车辆发动机，并包括长形且基本上为C形的引导部，其限定第一轴线；基本上平坦的板部，其垂直于所述引导部延伸；和弯曲的颈部，其在所述引导部和所述板部之间延伸并将其互相连接起来，所述板部具有自所述第一轴线偏离的螺栓孔。
10.根据权利要求9所述的一件式冲压安装轴，其中所述引导部具有径向延伸的凸起。
11.根据权利要求10所述的一件式冲压安装轴，其中所述引导部的远端适于变形以形成钩状结构。
12.根据权利要求9所述的一件式冲压安装轴，其中所述引导部包括多个间隔开的柔性锁定指部，所述锁定指部从所述引导部的远端轴向地伸出。
13.根据权利要求12所述的一件式冲压安装轴，其中每个所述锁定指部适于变形以在其远端形成钩状结构。
14.根据权利要求12所述的一件式冲压安装轴，其中每个所述锁定指部在其远端具有钩状结构。
全文摘要
一种用于机动车辆发动机的同步或非同步驱动系统的张紧装置。该张紧装置具有安装轴，该安装轴带有孔，所述孔用于容纳用来将该张紧装置附连到机动车辆发动机的螺栓。所述孔的中心从张紧臂的第一转动轴线偏离。所述冲压安装轴具有引导部和一体形成的板部。所述板部垂直于该引导部延伸。所述引导部延伸到其上枢转地安装有张紧臂的枢轴中。所述引导部的远端以下述方式接合所述枢轴允许在所述引导部的远端以及所述枢轴之间进行转动并且防止轴向运动。所述引导部配置成当所述张紧装置安装在发动机上时，保持该引导部的远端的偏离量与该孔的中心的偏离量。
文档编号F16H7/12GK101057090SQ200580038921
公开日2007年10月17日 申请日期2005年11月18日 优先权日2004年11月18日
发明者马莱克·弗兰考斯基, 米罗斯拉夫·热弗尔雷尔 申请人:利滕斯汽车合伙公司