具有预负载和方法的正时驱动张紧器组件与流程

在发动机正时驱动装置中，诸如链条或带的可旋转元件与曲轴链轮和凸轮轴链轮啮合，以使曲轴的驱动力能够转动凸轮轴。相对于一个曲轴的角位置的凸轮轴的角位置确保进气阀和排气阀在期望曲轴位置处打开和关闭。另外，凸轮轴可以由相位器控制，以改变凸轮轴相对于曲轴的角位置，并从而改变阀打开和关闭的正时。经由正时驱动张紧器部分地保持适当正时，尽管链条或带预期磨损，但提供张紧力。

实现期望的阀正时也取决于发动机组装过程。在正时驱动装置的索引建立组件中，曲轴和凸轮轴被锁定在已知位置(例如，与上止点相关联的位置)，然后组装正时驱动部件。只有在组装了诸如凸轮轴相位器、曲轴链轮、链条引导件和链条的正时驱动部件之后才引入来自正时驱动张紧器的张紧力。然而，链条中的张紧力影响最终凸轮正时。

技术实现要素：

用于发动机正时驱动装置的张紧器组件和组装发动机的方法使得链条或带能够被预负载到张紧力，张紧力减轻了由凸轮轴相位器螺栓的紧固引入的松弛，从而有助于确保实现正时要求。用于发动机正时驱动装置的张紧器组件包含具有张紧器主体的张紧器。张紧器主体具有紧固件开口并且限定具有柱塞开口的腔室。柱塞设置在腔室中，并且可移除销将柱塞限制在腔室中。当销被移除时，柱塞配置为从柱塞开口偏置出。张紧器组件还包括突起，突起从张紧器主体向外延伸并适于接收所施加扭矩。张紧器主体配置为当固定在紧固件开口处时响应于施加至突起的预定扭矩而绕紧固件开口的中心轴线枢转。

在本发明的一个方面中，张紧器主体包括延伸穿过张紧器主体的狭槽，突起位于紧固件开口与狭槽之间。张紧器组件还可包括延伸穿过紧固件开口的肩部螺栓，以及延伸穿过狭槽的锁定螺栓。锁定螺栓在狭槽的端处与张紧器主体干涉，以响应于施加至突起的预定扭矩限制张紧器主体围绕肩部螺栓的运动范围。

例如，突起可以具有侧表面，例如但不限于六边形侧表面，其适于与扭矩扳手相互配合。扭矩扳手可以应用于突起，并且旋转以在张紧器主体上施加预定扭矩，使得张紧器主体围绕肩部螺栓枢转并将预定负载施加至相邻的可旋转装置，例如正时链条或者正时带。可以选择预定扭矩，使得所得预定负载基本上等于当凸轮轴相位器螺栓被拧紧时防止凸轮轴相位器旋转的负载。预定负载的大小是凸轮轴相位器螺栓与凸轮轴相位器之间以及凸轮轴相位器与凸轮轴之间的摩擦的函数，并且可以通过测试来确定。在完成正时驱动装置的组装时，张紧器主体可以保持在枢转位置。以这种方式，可旋转装置在正时驱动装置的组装期间被预负载，在组装期间可旋转装置中的张紧力由此与发动机操作期间的张紧力一致。正时驱动部件的最终紧固将不会因此导致可旋转装置的松弛，否则会使得更难以确保例如在网建立过程期间保持曲轴链轮和凸轮轴相位器的期望相对旋转位置。

在本发明的一个方面中，第一凸缘沿第一方向从张紧器主体延伸，例如向下。紧固件开口位于第一凸缘中。第二凸缘沿第二方向与第一方向相反从张紧器主体延伸，例如向上。狭槽位于第二凸缘中。

在本发明的一个方面中，突起从张紧器主体的外侧延伸，并且与外侧相对的张紧器主体的内侧通常是平面的。例如，内侧可以适于面对发动机组件的汽缸体。

在本发明的一个方面中，张紧器组件可以与具有凸形表面的张紧器臂组合。从腔室延伸出的柱塞的远端可以具有凸形远表面，凸形远表面配置为当张紧器主体绕紧固件开口的中心轴线朝向张紧器臂枢转时响应于施加至突起的预定扭矩与张紧器臂的凸形表面接合。当张紧器主体在预定扭矩施加至突起时枢转时，两个凸形表面可以在张紧器主体的运动范围内彼此面对，从而防止由于张紧器主体的枢转而对张紧器臂的突然冲击。

在本发明的一个方面中，发动机组件包含汽缸体、支撑在汽缸体上的汽缸盖以及可旋转地安装在汽缸体上的曲轴。发动机组件包括安装在汽缸盖上的至少一个凸轮轴，以及用于控制曲轴和至少一个凸轮轴的相对角度取向的正时驱动装置。正时驱动装置包括可操作地与曲轴和凸轮轴接合的可旋转装置。可旋转装置是链条或带中的一种。张紧器臂可枢转地固定至汽缸体和汽缸盖中的一个上，并且配置为引导可旋转装置。发动机组件还包括张紧器组件。张紧器组件包含具有紧固件开口的张紧器主体。张紧器组件主体具有带有柱塞开口的腔室，并且柱塞设置在腔室中。可移除销将柱塞限制在腔室中。柱塞配置为在销被移除时从柱塞开口偏置出。突起从张紧器主体向外延伸并适于接收所施加扭矩。张紧器主体在紧固件开口处可枢转地固定至邻近张紧器臂的汽缸体，并且配置为响应于施加至突起的预定扭矩而相对于汽缸体朝向张紧器臂枢转，使得张紧器经由张紧器臂向可旋转装置施加预定负载。

在本发明的一个方面中，张紧器主体包括延伸穿过张紧器主体的狭槽，突起位于紧固件开口与狭槽之间。张紧器主体包括固定至汽缸体并延伸穿过狭槽的锁定螺栓。锁定螺栓在狭槽的端处与张紧器主体干涉，以响应于施加至突起的扭矩限制张紧器主体的运动范围。

在本发明的一个方面中，第一凸缘沿第一方向从张紧器主体延伸。紧固件开口位于第一凸缘中。第二凸缘沿第二方向与第一方向相反从张紧器主体延伸。狭槽位于第二凸缘中。

在本发明的一个方面中，突起从张紧器主体的外侧远离汽缸体延伸。张紧器主体的内侧面对汽缸体并且通常是平面的。张紧器臂可以具有面向张紧器的外表面。柱塞的远端具有凸形远表面，凸形远表面配置为当张紧器主体朝向张紧器臂枢转时响应于施加至突起的预定扭矩与张紧器臂的外表面接合。张紧器臂的外表面可以是弯曲的。例如，张紧器臂的外表面和柱塞的远表面都可以是凸形的。这允许两个表面在张紧器的整个运动范围内对接，因为柱塞将预定力施加至张紧器臂，从而导致可旋转装置中的预定负载。

组装发动机正时驱动装置的方法包含将预定扭矩施加至张紧器的突起，张紧器可枢转地安装至汽缸体以使张紧器朝向可旋转装置旋转，使得张紧器向可旋转装置施加预定负载。可旋转装置是围绕曲轴链轮并围绕至少一个凸轮轴相位器放置的链条或带中的一个。方法还包含紧固将至少一个凸轮轴相位器固定至凸轮轴的螺栓。一旦紧固螺栓，方法包含从张紧器的突起移除预定扭矩。然后可以紧固锁定螺栓以将张紧器固定至汽缸体。预定负载是在紧固螺栓时防止至少一个凸轮轴相位器旋转所需的负载。

例如，在本发明的一个方面中，方法可以进一步包括释放张紧器上的锁定销，使得张紧器的柱塞朝向可旋转装置偏置，以将预定负载施加至可旋转装置。

方法的若干附加方面可以在施加预定扭矩之前发生。例如，将曲轴锁定在相对于汽缸体的预定角位置处，使得曲轴在施加预定扭矩时保持在角位置处，将凸轮轴锁定在相对于安装在汽缸体上的汽缸盖的预定位置处，以防止至少一个凸轮轴相位器相对于汽缸体的旋转，这两者都可以在施加预定负载之前发生。方法可以包括将可旋转装置放置在曲轴链轮和至少一个凸轮轴相位器周围。此外，方法可以包括利用肩部螺栓将张紧器安装至汽缸体，使得当施加预定扭矩时张紧器围绕肩部螺栓枢转。另外，在施加预定扭矩之前并且在紧固锁定螺栓之前，方法可以包括将锁定螺栓穿过张紧器中的狭槽延伸到汽缸体中。狭槽和锁定螺栓配置为使得当施加预定扭矩时锁定螺栓邻接狭槽的端。在一个实例中，将预定扭矩施加到张紧螺栓的组装者(或机器人)可以首先执行这些动作。替代地，发动机组件可以运输至最终组装目的地，在该最终组装目的地，扭矩将被施加至突起，其中已经执行了这些动作中的一个或多个。

从以下结合附图对实现本发明的最佳方式的详细描述中，本发明的上述特征和优点以及其它特征和优点将变得显而易见。

附图说明

图1是具有正时驱动装置的发动机组件的局部透视图的示意图，正时驱动装置具有在本发明的范围内的张紧器组件。

图2是图1的正时驱动装置和张紧器组件的发动机面向侧的透视图的示意图。

图3是具有图1的正时驱动装置和张紧器组件的发动机组件的局部透视图的示意图，示出了在施加所施加扭矩之前的张紧器组件。

图4是具有图3的正时驱动装置和张紧器组件的发动机组件的局部透视图的示意图，以虚线示出了将扭矩施加至张紧器组件的扭矩接收特征部的扭矩扳手。

图5是图1的张紧器组件的透视图的示意图。

图6是张紧器的前端视图的示意性局部视图，张紧器固定至汽缸体并且具有已移除柱塞。

图7是组装发动机正时驱动装置的方法的流程图。

具体实施方式

参考附图，其中相同的附图标记在所有视图中指代相同的部件，图1示出了发动机组件10，其具有正时驱动装置12，正时驱动装置12包括具有张紧器15的张紧器组件13。发动机组件10包括汽缸体14和支撑在汽缸体14上的汽缸盖16。曲轴18可旋转地安装在汽缸体14上。至少一个凸轮轴安装在汽缸盖16上。在所示实施例中，存在进气凸轮轴20a和排气凸轮轴20b，其配置为分别打开和关闭进气阀和排气阀。

正时驱动装置12控制曲轴18和凸轮轴20a、20b的相对角度取向。正时驱动装置12包括可旋转装置22，其可操作地与曲轴18和凸轮轴20a、20b接合。可旋转装置22可以是链条或带。出于讨论的目的，可旋转装置22在本文中可称为链条；然而，应该理解，可旋转装置22可以是带。链条22与曲轴链轮24可操作地接合，曲轴链轮24利用一个或多个曲柄螺栓26固定地安装至曲轴18，使得链轮24与曲轴18一起旋转。链条22与凸轮链轮28a、28b可操作地接合，凸轮链轮28a、28b分别与凸轮轴相位器27a、27b成一体。凸轮轴相位器27a、27b分别安装在凸轮轴20a、20b上，每个凸轮轴具有一个或多个凸轮轴相位器螺栓，例如螺栓30a、30b。凸轮轴相位器27a、27b由发动机控制器(未示出)经由油压控制或以其它方式改变凸轮轴20a、20b相对于相应链轮28a、28b的角位置。这改变了相对于曲轴位置的进气阀和/或排气阀打开的正时。

如本文所述，其它正时驱动部件包括一个或多个链条引导件36和张紧器组件13，张紧器组件13包括张紧器臂32(也称为张紧器引导件)，张紧器臂32引导链条22并且用螺栓34或其它紧固件可枢转地固定至汽缸盖16，使得张紧器臂32绕枢转轴线p1枢转并且配置为引导链条22以及引导张紧器组件13的柱塞52，以作用在链条22上。当张紧器15经由张紧器臂32负载链条22时，张紧器臂32绕其枢转轴线p1枢转，朝向链条引导件36移动，从而在链条22中产生负载(即，拉力)。因此，张紧器臂32在曲轴链轮24与凸轮轴链轮28b之间引导链条22。尽管示出安装至汽缸盖16，但在其它实施例中，张紧器臂32可以更短，并且安装至汽缸体14而不是汽缸盖16。

另一个链条引导件36通过螺栓38固定至汽缸盖16，并且还通过螺栓40固定至汽缸体14。链条引导件36在凸轮轴链轮28a和曲轴链轮24之间引导链条22。

应当理解，本文所述的螺栓或其它紧固件可操作以将部件安装至汽缸体14或汽缸盖16上，与汽缸体14或汽缸盖16中的相应紧固件开口相互配合，并且可以是或不是螺纹的。

张紧器组件13配置为允许链条22在发动机组装期间被预负载，其中张紧器15经由张紧器臂32施加至链条22的负载基本上等于通过紧固凸轮轴相位器螺栓30a、30b施加的负载。基本相等大小的预负载防止在组装期间引入链条松弛，并且确保发动机和正时驱动部件的组装最佳地实现期望正时。

参考图5和6，张紧器15包括张紧器主体44，张紧器主体44具有第一凸缘45，紧固件开口46延伸穿过第一凸缘45。肩部螺栓48延伸穿过紧固件开口46并且具有可以带螺纹的端并且该端固定至汽缸体14以将张紧器主体44可枢转地固定至汽缸体14。换句话说，张紧器主体44可以相对于汽缸体14绕肩部螺栓48(即，围绕紧固件开口46的中心轴线47)枢转。

如可以从图1和图6结合在一起时而确定的，张紧器主体44还限定具有柱塞开口50的腔室55，柱塞开口50通常面向链条22。大致圆柱形的柱塞52设置在腔室55中。图3中所示的可移除锁定销42将柱塞52限制在腔室55中，以防止柱塞52通过诸如加压油和/或设置在腔室55中的弹簧的偏置特征部从开口46进一步向外偏置。如本文所述，当锁定销42被移除时，偏置特征部的偏置力将柱塞52从开口50进一步向外推动并抵靠相邻的张紧器臂32，在臂32上施加预定力，从而在链条22中产生预定负载l。

张紧器主体44包括突起54，突起54从张紧器主体44的外侧56向外延伸远离汽缸体14。张紧器主体44的内侧57通常是平面的，并且在图2和图6中可见。内侧57配置为在张紧器15固定至汽缸体14时面对汽缸体14，如图6中最佳所示。

突起54适于接收来自扭矩施加工具的所施加扭矩。例如，如图5所示，突起54具有六边形侧表面60，六边形侧表面60适于与以虚线表示的扭矩扳手62相互配合，扭矩扳手62将预定扭矩t施加至图4中的突起54。张紧器主体44响应于施加至突起54的预定扭矩t而相对于汽缸体14朝向张紧器臂32枢转，使得张紧器15经由张紧器臂(更具体地，柱塞52)在链条22上施加预定力f，在链条22上产生预定拉伸负载l。预定力f导致预定负载l(即，链条22中的拉伸负载l，也称为拉力l，如图4所示)。预定负载的大小是凸轮轴相位器螺栓30a、30b与凸轮轴相位器28a、28b之间以及凸轮轴相位器与凸轮轴20a、20b之间的摩擦的函数，并且可以通过测试来确定。通过对比相对于图4中的位置的图3中的张紧器主体44的位置，张紧器主体44的枢转是明显的。在施加预定扭矩之前张紧器主体44的位置由柱塞52和腔室55的中心轴线c与水平h的角度a1表示。在施加预定扭矩t时张紧器主体44的位置由柱塞52和腔室55的中心轴线c与水平h的角度a2表示。

参照图5和图6，张紧器主体44包括第二凸缘63，第二凸缘63从张紧器主体44沿第二方向d2延伸，并且具有穿过其延伸的狭槽64。突起54位于紧固件开口46与狭槽64之间。张紧器组件13包括固定至汽缸体14并延伸穿过狭槽64的锁定螺栓66。第二方向d2与第一凸缘45延伸的第一方向d1相反。例如，当张紧器15安装至汽缸体14时，第一方向d1通常向下，第二方向d2通常向上。第一方向d1在大致向下的方向上与柱塞52和腔室55的中心轴线c垂直，并且第二方向d2在大致向上的方向上与柱塞52和腔室55的中心轴线c垂直。突起54的中心轴线49垂直于柱塞52和腔室55的中心轴线c、垂直于第一凸缘45的第一方向d1并且垂直于第二凸缘63的第二方向d2延伸。因此，第一开口46和肩部螺栓48的中心轴线47、突起54的中心轴线49和锁定螺栓的中心轴线51是平行的。

如图2最佳所示，狭槽64相对于延伸穿过狭槽64的锁定螺栓66的部分的直径是细长的。当如上所述施加扭矩t时，并且假设锁定螺栓66尚未紧固使得第二凸缘63未紧紧地保持在锁定螺栓66与汽缸体14之间，则张紧器主体44可以相对于固定锁定螺栓66移动。更具体地，狭槽64的长度允许张紧器主体44在施加所施加扭矩t之前的图3中的第一位置与施加扭矩t时的图4中的第二位置之间的运动范围。图3的第一位置由锁定螺栓66的柄部与狭槽64的第一端70(图4中所示)(即，最靠近链条22的近端)的干涉确定。图4的第二位置由锁定螺栓66的柄部与狭槽64的第二端72(图3中所示)(即，离链条22更远的远端)的干涉确定。因此，锁定螺栓66在狭槽64的任一端处与张紧器主体44干涉，以响应于施加至突起54的扭矩限制张紧器主体44的运动范围。

柱塞52和张紧器臂32协作地配置，使得它们的对接不会妨碍张紧器主体44在所施加扭矩t下枢转的能力。例如，对接表面可以是弯曲的，以使张紧器15的枢转期间的摩擦最小化。如图3所示，张紧器臂32具有面向张紧器15的凸形外表面74。如图3和图5所示，柱塞52的远端76具有凸形远表面78。远表面78配置为当张紧器主体44在施加所施加扭矩t之前固定至汽缸体14时(即，在图3的第一位置中)时并且当张紧器主体44响应于施加至突起54的预定扭矩t(即，在图4的第二位置中)而朝向张紧器臂32枢转时，与张紧器臂32的凸形外表面74接合。当柱塞52将预定力f施加至张紧器臂32时，这允许两个表面74、78在张紧器15的整个运动范围内对接。两个凸形表面74、78在张紧器主体44的运动范围内彼此面对，防止由于张紧器主体44的枢转而对张紧器臂32的突然冲击。

当完成其它正时驱动部件的组装时，张紧器主体44可以通过扭矩扳手62保持在图4的枢转位置。以这种方式，链条22在正时驱动装置12的组装期间被预负载，在组装期间链条22中的张紧力因此在随后的发动机使用期间基本上等于链条22中的张紧力。正时驱动部件的最终紧固将不会因此在链条22中引入松弛，否则会使得更难以确保在网建立过程期间保持曲轴链轮24和凸轮轴相位器27a、27b的期望相对旋转位置。

根据上述张紧器15和正时驱动装置12，图7示出了图示组装发动机正时驱动装置12的方法100的流程图。方法100开始于在链条22的预负载之前发生的若干动作。例如，在框102中，曲轴18被锁定在预定的旋转位置。本领域技术人员理解锁定曲轴的各种方式。例如，曲轴18上的指示标记可以与汽缸体14上的指示标记对齐，以确保预定的旋转位置，例如上止点。然后可以通过将诸如销之类的工具延伸穿过围绕挠性板的钟形壳体中的进入开口来实现锁定曲轴18，使得工具抵靠安装在曲轴18上的挠性板。

类似地，在框104中，凸轮轴20a、20b各自锁定在预定的旋转位置，例如通过将凸轮轴20a、20b上的指示标记与汽缸盖16上的指示标记对齐，然后将诸如销的相应工具延伸穿过每个凸轮轴20a、20b中的开口。工具将邻接汽缸盖16或其它不可旋转构件，以防止凸轮轴20a、20b的旋转。

接下来，在框106中，凸轮轴相位器27a、27b和张紧器15松散地组装，例如通过将带有凸轮链轮28a、28b的凸轮轴相位器27a、27b安装在凸轮轴20a，20b上，而不完全紧固螺栓30a、30b。类似地，框106可以包括松弛地将张紧器15安装至汽缸体14，而不将肩部螺栓48完全紧固至最终预先指定扭矩。例如，框106中的每个安装任务可以通过手动紧固来完成。

接下来，在框108中，锁定螺栓66可以延伸穿过张紧器主体44中的狭槽64并进入汽缸体14，但是不完全紧固锁定螺栓66，使得张紧器主体44可以相对于如本文所述的汽缸体14和肩部螺栓48枢转。

在框110中，可以组装正时驱动部件，例如通过将张紧器臂32安装至汽缸盖16，将链条引导件36安装至汽缸盖16和汽缸体14，将曲轴链轮24安装至曲轴18，以及将链条22放置在凸轮轴链轮28a、28b和曲轴链轮24周围。

在框112中，然后可以定位张紧器13，例如通过将张紧器主体44放置在图3的第一位置，锁定螺栓66位于狭槽64的端70处。然后可以在框114中紧固肩部螺栓48。即使肩部螺栓48完全紧固至汽缸体14，张紧器主体44也可以绕肩部螺栓48枢转。

通过利用扭矩扳手62将预定扭矩t施加至突起54以使张紧器15朝向链条22旋转，现在准备驱动器12准备好在框116中预负载链条22，使得张紧器15将预定负载l施加至链条22(经由与张紧器臂32对接的柱塞52)。接下来，在框118中，凸轮轴相位器螺栓30a、30b一次一个地紧固，或者使用多轴工具一起紧固。由于链条22上的预负载，紧固螺栓30a、30b将不会导致否则在准确地组装曲轴18和凸轮轴20a、20b的相对旋转位置时需要考虑的链条中的松弛。

然后在框120中紧固锁定螺栓66，以将张紧器15固定至汽缸体14。一旦凸轮轴相位器螺栓30a、30b和锁定螺栓66被紧固，在框122中，通过移除扭矩扳手62将预定扭矩t从张紧器主体44的突起54移除。然后可以在框124中释放(即，移除)锁定销42，使得张紧器13内的偏置特征部将柱塞52朝向链条22偏置。然后将凸轮轴20a、20b和曲轴18解锁，使得它们可以旋转，并且将在期望的相对正时进行旋转。

虽然已经详细描述了用于执行本发明的最佳模式，但是熟悉本发明所涉及领域的技术人员将认识到用于在所附权利要求的范围内实践本发明的各种替代设计和实施例。