带有摩擦阻尼的旋转式单向离合器链条张紧器的制作方法

专利名称：带有摩擦阻尼的旋转式单向离合器链条张紧器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于内燃机的闭环动力传递系统的张紧器领域。该动力传 递机构可包括一个链条或者一个传送带，但是为了描述本发明的目的，提 及一种链条。更具体地讲，本发明包括一种双臂张紧器，该双臂张紧器与 连接到该张紧器的两个臂上的一个经摩擦阻尼的单向离合器相结合而用 于同时对该主动链轮和至少一个从动链轮之间的链条的两个段进行张力 调整。
背景技术：
一种张紧装置被用于控制一个闭环动力传递系统(如一根链条)，这 是在该链条在连接到内燃机的多个运转轴上的多个链轮之间行进时进行 的。在此系统中，该链条将动力从一个主动轴传输到至少一个从动轴，如 一个凸轮轴上，这样， 一部分链条就在任何时刻可以是松驰的，而一部分 链条则是绷紧的。重要的是在链条上施加并保持一定程度的张力以防止噪 音、滑移或者在有齿链条的情况下防止这些齿脱离啮合。在内燃机的链条 驱动的凸轮轴的情况下，防止此类滑移尤为重要，因为从凸轮轴链轮的跳 齿将丟失凸轮正时，从而有可能对发动机造成损害或致使它完全不能运 转。在内燃机的严酷环境中，多种因素引起链条的任何特定部分在其旋转 周期的任何时间的张力波动。例如，极端的温度波动以及在发动机的不同 部件之间的热膨胀系数的差异能够导致链条上的张力在过高水平与低水 平之间快速交替。而且，在长期的使用之后，该动力传递系统的部件的磨 损造成链条张力的逐渐降低。此外，凸轮轴与曲柄轴所引起的扭转振动也 会导致链条张力的相当大的变化。例如，发动机的反转还能够引起链条张 力的显著波动，如在发动机的停止过程中或者在启动发动机时不成功的尝 试过程中出现的发动机的反转。由于这些原因，希望有一种机构来消除链 条绷紧侧上过多的张力而同时确保对链条的松驰侧施加适当的张力。4液压张紧器是保持适当的链条张力的一种公知的装置。
一般来讲，这 些机构采用 一种杠杆臂，它推靠在该动力传递系统的松弛侧上的链条上。 液压将一个活塞推靠在该杠杆臂上，该杠杆臂进而强制啮合链条以便在松 弛状况下使之绷紧。叶片弹簧张紧器也普遍地用于控制一根链条或传送带，其中负栽波动 并非如此严重而以至于过分地压迫这些弹簧。 一个常^见的叶片弹簧张紧器 包括一个叶片靴，该叶片靱具有一个弯曲的链条滑动表面，该表面与它所 接合的链条段保持接触。为了增加施加在链条上的张紧力的量值，在该叶 片靴与该链条滑动表面之间安装至少一个叶片弹簧。 一个托架容纳该叶片 執以及该链条滑动表面。该托架通过多个螺栓、铆钉或其他此类装置被牢 固地安装到该发动机上。可能仅存在一种安装装置，它可允许该托架响应 于变化的张力负载而枢转。根据需要，该枢转点可在该托架的任一端或者 在其中间。可替代地，该托架可通过两个或更多的安装装置被牢固地安装 到该发动机上，这些安装装置有效地防止张紧器的任何枢转运动。在任何 情况下，这些安装装置被定位于张紧器与之接合的链条的段的附近。这些 安装装置通常位于该链条环路本身之外。图1示出一种现有技术的链条驱动系统，该系统具有一个叶片张紧器以及一个引导件。 一个闭环链条8包围主动链4仑12和/人动链轮10。每个 链轮10和12独立地加速和减速，同时保持向前运动。 一个固定的引导件 14被附接到在链条的张紧段上的一个托架7上。与在该链条的松弛段上的 固定的引导件14相对的是一个张紧器16,该张紧器至少半刚性地固定到 托架7上并且被偏置朝向链条的绷紧段。多个螺栓18将包含张紧器16和 引导件14的托架紧固到发动机气缸体(未示出)上。当主动链轮12加速或者从动链轮10减速时，在该链条的绷紧段产生 了 一个能量波或高的局部负载，该能量波或局部负载从速度已发生变化的 链轮朝另一个链轮行进。链条8试图以最短的可能距离(这是一条直线) 跨过与起动链轮、接触的链条的部分与另 一个链轮之间的距离。能量通过该 链条的自由段上的多个链节传递，直到它到达引导件14的端部，该引导 件的端部吸收这种能量。作为高局部负载的恒定吸收的结果，引导件14 的这些末端承受显著的磨损。若这种能量波起源于该松弛段，则该能量波 也可以存在并且提供相同的结果。然而，这些能量波的作用可能完全不会 发生，这取决于该张紧器如何出色地保持该链条没有这种松弛。US 6,322,470披露了一种张紧器，它包括一对枢转臂，这对枢转臂用 于同时张紧同 一链条的两个分离的段。带有固定销的一个杠杆位于这两个 段之间。这些臂被枢转地安装到这些固定的销并且延伸到该链条的这些段 之外。它们含有接触该链条的外部部分的多个靴。杠杆的转动引起这些固 定的销侧向移动并且将这些臂拉入，以同时将张力施加到链条的这些分离 的段上。参看图2，图中示出了如在美国专利公开号2005/0085322A1中所披 露的一种链条张紧器组件。该链条张紧器组件包括一个张紧器116和一个 链条引导件114， 二者都被固定到一个托架136上。该张紧器116与该链 条108的一个段相啮合，而链条引导件114与该链条的另一个段相啮合。 该托架在一个枢转点120处枢转地安装到发动机壳体上，其中该枢转点位 于孔128内，该孔在该链条的这两个段之间并且沿着在主动链轮112的中 心轴与从动链轮110的中心轴之间形成的中线。允许该托架响应于松弛或 绷紧的张力状况围绕该枢转点120在顺时针或逆时针方向上枢转。美国专利号6,592,482披露了用于发动机外部的辅助驱动系统的一种 张紧器。它包括位于枢转臂的一端上的一个滑轮，该枢转臂由一个扭力弹 簧偏置朝向驱动带。该张紧器还包含与一个摩擦式离合器连接的一个单向 离合器。该枢转臂被偏置为在驱动带的方向上移动，但被防止自由收缩， 直到在该摩擦式离合器上达到一个预定的扭矩。仅在该驱动带上的张力超 过该扭力弹簧上的力与该摩擦式离合器的预定扭矩的组合时才允许该滑 轮移动离开该驱动带。类似于'482专利，美国专利公开号2005/0059518 Al 4皮露了一种不对 称传送带张紧器，当发生增加或减少的张力时，该张紧器提供阻尼。通过 使用一个单向离合器使之有可能具有对任一状况进行调整的能力，该单向 离合器仅允许朝向该传送带的一个方向上的运动。然而，当一定的高水平 的传送带张力发生时，摩擦阻尼器的力被克服，从而允许离开该传送带的 运动。一个典型的闭环链条驱动的动力传递系统将具有在运行过程中的大 部分时间都绷紧的一个段，而另一个段相应地+^弛。上述的现有技术的这 些张紧器已通过放置与主要是松弛的段相接触的一个张力调整器而仅放 置与绷紧的段相邻的一个引导元件来应对这种情况。这些装置不能够提供 从显著的张力状况到相反的张力状况的平滑过渡，在该相反的张力状况下，绷紧的段变得松弛，并且松弛的段绷紧。人们希望有一种张紧器，这 种张紧器在该链条的显著的张力状况下能够平滑地调整到相反的状况，以 便在整个链条系统中，两个段均一致地经受一个平衡的张力。发明内容本发明是用于一个链条驱动动力传递系统的一种张紧器，该张紧器包 括一个张紧臂，该张紧臂可运行地与该链条的两个段中的每一个相啮合， 该链条横穿在主动轴的链轮和至少 一个凸轮轴的链轮之间。每个张紧臂的 下端在一个单一的安装点被枢转地安装到该发动机上。每个张紧臂的上端 由 一个连接机构连接到 一个单向旋转离合器，该离合器在这些张紧臂的这 些上端之间的一个位置被枢转地安装到该发动机上。该单向离合器在一个 方向上旋转，以响应于不断改变的链条负载。这些连接才几构同时向该链条 的这两个段传输基本上相等的张力。该链条驱动系统的各种部件内的热膨胀、该链条的动态拉伸或贯穿该 系统的极端共振可能致使该张紧器将该链条过度张紧。为了避免这种情 况，本发明在该单向离合器内包括一个阻尼装置。该阻尼装置包括一个弹 簧，该弹簧向该单向离合器施加一个摩擦负载。当检测到一个预定的应力 超载极限时，达到克服该摩擦系数所要求的扭矩量，于是该扭矩量允许该 单向离合器以与其正常旋转方向相反的方向滑动，因此防止了该链条的过 度张紧。


图1示出了在链条的一个段上的一个现有技术的张紧器以及在链条的 另一个段上的一个链条引导件，该链条安装在一个闭环动力传递系统上。图2示出了类似于图1的张紧器的一个现有技术的张紧器，但除外允 许托架围绕一个枢转点枢转，该枢转点位于主动链轮的中心轴和从动链轮 的中心轴之间的中心线上。图3示出了本发明的单向摩擦阻尼张紧器的正视图，该张紧器安装在 内燃才几的双凸轮动力传递系统上。图4示出穿过图3的线4-4的该张紧器的截面图。图5以在断开的截面视图中示出了一个扭力弹簧，它作为该张紧器的 驱动力。7图6示出了连接这两个张紧臂的一个弹簧，该弹簧作为该张紧器驱动力。图7示出了将该张紧器的一个末端与该发动机上的一个安装柱连接的 一个弹簧，该弹簧作为张紧器驱动力。图8示出了将这些张紧臂之一与该发动机上的一个安装柱连接的一个 弹簧，该安装柱位于该第二张紧臂的另一侧上。
具体实施方式
图3示出了本发明的张紧器210与 一 台内燃机的 一 个闭环动力传递系 统可运行地相接合。所示出的动力传递系统包括一个主动链轮206，该主 动链轮通过链条207驱动多个凸轮链轮208和208，。该张紧器210包括一 个第一张紧臂212以及一个第二张紧臂220,该第一张紧臂具有一个链条 滑动表面(未示出)，该表面用于与链条207的一个第一段相接合，该第 二张紧臂具有一个链条滑动表面(未示出)，该表面用于与链条207的一 个第二段接合。第一张紧臂212具有一个第一末端214和一个第二末端 216。第二张紧臂220具有一个第一末端222和一个第二末端224。每个张 紧臂的第二末端通过一个单一的枢转支座218被枢转地固定到该发动机上 (未示出)，如图3所示。可替代地，每个张紧臂可被独立地枢转安装到 该发动机壳体。而且，每一个张紧臂还在它的链条滑动表面上可选地包括至少一个长形的叶片弹簧。位于每个张紧臂的第一末端之间的是一个单向离合器230。该单向离 合器可以是下列离合器中的任何一种旋转式机械离合器、旋转式液压离 合器、线性机械离合器、线性液压离合器或弹簧/棘轮设计。这些离合器在 本领域是公知的。用于本发明的最优选的离合器是一种旋转式机械离合 器，如图3所示。单向离合器230是通过枢转安装装置234枢转地安装到 该发动机上。枢转安装装置234可以是任何常规的装置，如一个螺栓或一 个销钉，该螺栓或销钉被压配合进入该发动机的前壳体。单向离合器230 包含一个盘状基板232，该基板相对于枢转安装装置234旋转。 一个第一 连接机构236将第一张紧臂212的第一末端214与盘状基板232连接。第 一连接机构236在接近于基板232的外缘的一个位置由一个第一连接附接 装置240被枢转地固定到基板232。 一个第二连接机构238将第二张紧臂 220的第一末端222连接到盘状基板232上。第二连接机构238由一个第二连接附接装置242枢转地固定到基板232上，第二连接附接装置242接 近基板232的外边缘并且处于一个位置，该位置不同于第一连接附接装置 240的位置。第一和第二连接附接装置可以定位为彼此相距180度，但这 取决于张紧器210的功能性参数和设计参数。每个连接附接装置240和242 均可包括一个常规的螺栓和螺母、 一个压配合销或者一个铆钉，视设计要 求或空间限制而定。图4是沿着图3中的线4-4的单向离合器230的截面图。它示出了单 向离合器230,该离合器通过一个安装装置234 (如一个螺栓)被安装到 该发动机上(未示出)。 一个第一套管250包围该安装装置234并且通过 安装装置234不可动地紧固到该发动机上。 一个第二套管252在安装板235 和一个第二阻尼板264之间包围第 一套管250并且牢固地固定到单向离合 器230的内径上。不断增大的链条负载通过该第一连接机构236和第二连 接机构238传递到基板232,该基板被牢固地附到该单向离合器的外径或 离合器套254上。当该离合器套254经受一个预定量的扭矩时，允许该第 二套管252相对于第一套管250旋转地滑移。基板232可绕着安装装置234 的轴以两个方向中的任一个旋转，以响应链条207的一个段或两个段所经 受的渐增的松弛或渐增的张力。当基板232旋转时，连接机构236和238 被推向链条207或被从该链条拉开。通过连接机构236和238传递的链条 负载产生以相反方向的一个扭矩，该扭矩受到离合器套254的抵抗。这就 保持了在链条207的两个段之间的张力平衡。然而，由于该链条的热膨胀、 动态伸展或整个系统内的共振，可能会发生张力超载状况。超载状况可能 导致过度的噪声、链条接触表面的磨损甚至链条的断裂。因此，这些连接 机构236和238在高链条负载时可过度延伸而进入该链条的通道，这可能 防止它们返回到将使他们能够响应较低链条负载的位置。为了克服上述的潜在问题，当链条负载达到一个预定的最大极限时， 一个摩擦阻尼装置260允许基板232以与离合器套254的方向相反的方向 滑动。摩擦阻尼装置260包括一个弹簧266,该弹簧在一个第一阻尼板262 和一个第二阻尼板264之间施加一个预置量的力。弹簧266所具有的设计 足以在第一阻尼板262和第二阻尼板264之间施加一个力。碟形弹簧适 用于这种应用。第二阻尼板264传递由该弹簧产生的力，以在第二套管252 与阻尼板264之间施加一个摩擦力。第二阻尼板264与第二套管252之间 的摩擦系数被限定为允许基板232以与其相对于该离合器套的旋转运动的正常方向相反的方向滑动所需要的起步转矩量。总之，单向离合器230主 要在一个方向旋转，以补偿链条负载的变化，但能够在相反方向旋转以便 校正可能的链条超载状况。
图5至图8示出了本发明的多个替代实施方案。图5示出了一个单向 离合器230，该离合器被一个扭力弹簧231旋转地驱动。图6示出了一个 张力弹簧331,该张力弹簧附接在张紧臂212与220之间。图7示出了一 个张力弹簧337，该张力弹簧附接在单向离合器230与一个发动机安装点 333之间。图8示出了一个张力弹簧338，该张力弹簧附接到这些张紧臂 中的一个上(在这种情况下是张紧臂220 ),跨越张紧臂212到发动机安装 点333上。本发明的所有实施方案共有的基本特征是响应于变化的链条 张力，张紧器230通过连接机构236和238向每一个张紧臂施加一种均匀 的力。将相同的力同时施加到链条的所有部分上。而且，若张紧器230检 测到该链条内的张力超载，摩擦阻尼装置260的滑动均匀地并且在同时减 小遍及整个链条系统中的超载张力。这是克服现有技术系统的这些缺点的 一个独有特征。
因此，应理解，在此说明的本发明的这些实施方案仅仅是对本发明的 原理的应用的展示。这里对所说明的这些实施方案的细节的引用并非旨在 限制权利要求书的范围，权利要求书本身引用了那些被认为是本发明所必 需的特征。
权利要求
1.一种用于内燃机的连续环路动力传递系统的张紧器，该连续环路包括一个链条，该链条具有一个第一段以及一个第二段，每个段位于连接到一个主动轴上的一个主动链轮与连接到至少一个凸轮轴上的至少一个从动链轮之间，该张紧器包括a)一个第一张紧臂，该张紧臂具有一个第一末端、一个第二末端以及一个链条滑动表面，该链条滑动表面可运行地与该链条的第一段相接合；b)一个第二张紧臂，该张紧臂具有一个第一末端、一个第二末端以及一个链条滑动表面，该链条滑动表面可运行地与该第二链条段相接合，该第一张紧臂的第二末端通过一个枢转安装装置被安装到该发动机上并且该第二张紧臂的第二末端通过一个枢转安装装置被安装到该发动机上；c)一个单向离合器，该单向离合器包括摩擦阻尼装置，该单向离合器在两个张紧臂的这些第一末端之间的一个位置被枢转地安装到该发动机上，一个第一连接机构，该连接机构将该第一张紧臂的第一末端连接到该单向离合器上，以及一个第二连接机构，该连接机构将该第二张紧臂的第一末端连接到该单向离合器上，其中，该单向离合器是交替地在一个第一方向和一个第二方向上可转动，在该第一方向上可转动以响应于该链条在张力上的规则波动在链条的两段上基本上相等地调整张力，而在与该第一方向相反的第二方向上可转动以便仅当该摩擦阻尼装置内的一个预定的阻力被超载张力的力量克服时减少由该链条经受的周期性张力超载状况。
2. 如权利要求1所述的张紧器，其中该单向离合器选自下组，其构成 为 一种旋转式机械离合器、 一种旋转液压离合器、 一种线性机械离合器、 一种线性液压离合器、以及一个弹簧/棘轮离合器。
3. 如权利要求2所述的张紧器，其中该单向离合器是一个旋转式机械 离合器。
4. 如权利要求1所述的张紧器，其中该第一连接机构与该第一张紧臂 的第 一末端之间的连接是可枢转的并且该第二连接机构与该第二张紧臂 的第 一末端之间的连接是可枢转的。
5. 如权利要求1所述的张紧器，进一步包括至少一个长形的叶片弹簧， 该弹簧在该第一张紧臂的链条滑动表面上。
6. 如权利要求1所述的张紧器，进一步包括至少一个长形的叶片弹簧， 该弹簧在该第二张紧臂的链条滑动表面上。
7. 如权利要求1所述的张紧器，其中该摩擦阻尼装置内的预定阻力是 由一个弹簧提供，该弹簧在一个第一阻尼板和一个第二阻尼板之间施加一 个预设置的摩擦力。
8. 如权利要求7所述的张紧器，其中该弹簧是一个碟形弹簧。
9. 如权利要求8所述的张紧器，其中摩擦阻尼装置贯穿该整个动力传 递系统均匀地并且同时地緩解张力超载。
全文摘要
用于一个动力传递系统的一种张紧器包括两个张紧臂，这两个张紧臂可运行地与该动力传递系统的链条或传送带的一段相啮合。每个张紧臂的上端被连接到一个单向旋转的离合器，该离合器被枢转地安装在这些张紧臂的上端之间。该单向离合器响应于变化的链条负载在一个方向旋转以便同时在两个段上基本上相等地调整张力。为了防止过度张力调整，将一个阻尼装置包括在该单向离合器内。当达到一个预定的超载阈值时，克服阻尼器内一个弹簧的摩擦系数所需要的扭矩允许该单向离合器在与其正常旋转方向相反的方向滑移，由此减轻该链条上的超载状况。
文档编号F16H7/08GK101517267SQ200780031710
公开日2009年8月26日 申请日期2007年8月30日 优先权日2006年9月1日
发明者M·M·威格斯滕 申请人:博格华纳公司