具有柔順性葉片彈簧的機械鏈條張緊器的製作方法

2023-05-21 22:06:01

專利名稱：具有柔順性葉片彈簧的機械鏈條張緊器的製作方法
技術領域：
本發明屬於張緊器的領域。更具體地說，本發明屬於具有柔順性 葉片彈簧的一種機械張緊器。
背景技術：
諸如一個液壓張緊器的一種張力裝置被用作一條動力傳輸鏈條或 者類似動力傳輸裝置中當鏈條在多個鏈輪之間行進時的一種控制裝 置。在該裝置中，鏈條將來自一個傳動軸的動力傳輸給一個從動軸， 從而該鏈條的一部分鬆弛而一部分繃緊。總體上說，在該鏈條上施加 並保持一定程度的張力以防止噪音、滑移或者在有齒鏈條的情況下齒 的脫離嚙合是很重要的。對這種滑移的預防在內燃機中的一個鏈條驅 動式凸輪軸的情況中是特別重要的，這是因為齒的跳動將會失去凸輪 軸正時，從而可能造成損壞或者使發動機不能運行。
然而，在一個內燃機的苛刻環境中，多種因素可能造成該鏈條張 力的波動。例如，該發動機的不同零件之間的溫度和熱膨脹係數方面 的寬範圍的變化可能造成該鏈條張力在過高或低水平之間的變化。在 長期使用中，該動力傳輸系統的部件的磨損可能造成鏈條張力減小。 此外，凸輪軸和曲軸引起的扭力振動引起鏈條張力的相當大的變化。 為此，希望有一種機構來去除鏈條的繃緊側上的過度張力並確保該鏈 條的鬆弛側上的必要張力。
液壓張緊器是保持適當鏈條張力的一種普遍的方法。通常，這些 機構採用在該動力傳輸系統的鏈條鬆弛側上進行推壓的一個杆臂。當 鏈條鬆弛時，該杆臂必須推向該鏈條使鏈條繃緊，而當該鏈條繃緊時 必須非常有剛度。
為實現該結果，如先有技術的圖l所示， 一個液壓張緊器l通常 包括作為一個活塞2的一個杆或氣缸，該活塞由一個張緊器彈簧3沿 該鏈輪方向對其施偏壓。該活塞2容納在一個圓柱形殼體5內，該殼 體具有在面向該鏈條的一端開放而在另一端關閉的一個內部空間。該 殼體的內部空間包含與一個貯液器或液壓流體壓力外源相連接的一個 壓力室4。該壓力室4通常形成在該殼體5與該活塞2之間，並且它在 當該活塞2在殼體5內移動時擴張或收縮。
通常，採用閥門來調節流入和流出該壓力室的流體流動。例如， 一個進液止回閥6通常包括一個球形止回閥，當該室內的壓力由於該 活塞2的向外移動而下降時，該球形止回閥打開以允許流體流入到該 壓力室4中。當該壓力室中的壓力高時，該進液止回閥關閉，從而防 止流體流出該壓力室。該進液止回閥6的關閉防止該活塞室收縮，這 進而防止該活塞縮回，從而實現一種所謂的"不返回"功能。
許多張緊器還採用一個壓力釋放機構，當該室中的壓力較高時， 該壓力釋放機構允許流體流出該壓力室，從而允許該活塞響應於鏈條 張力的迅速增大而縮回。在一些張緊器中，該壓力釋放機構是彈簧偏 壓式止回閥。當壓力超出某一壓力點時該止回閥打開。 一些張緊器可 採用一種閥門，它既執行進液止回作用也執行壓力釋放作用。
其他機構採用 一條受限制的路徑，流體可穿過該路徑流出流體 室，從而除非該流體室中的壓力很高，否則流出該流體室的流體的體 積是極小的。例如，可穿過該活塞與孔之間的間隙(穿過該活塞的突 出端中的一個排液管)或者穿過該流體室與流體貯液器之間的一個排 液構件設置一條受限制的路徑。
在Simpson等人的第5， 967， 921號美國專利中示出了與一個張緊 器臂或底託一起使用的一種液壓張緊器，該專利通過引用結合於此。 液壓鏈條張緊器通常具有可滑動地裝配在一個室中並通過一根彈簧產 生向外的偏壓以向該鏈條提供張力的一個柱塞。在該柱塞的端部經常 使用一個杆、臂或底託來輔助該鏈條的張緊。來自諸如一個油泵或類 似物的一個外源的液壓穿過形成於該殼體中的通道進入該室中。該柱 塞通過液壓和彈簧力的共同作用逆著該臂向外移動。
當該柱塞趨於沿離開該鏈條的一個反方向(朝內)移動時，通常 設置一個止回閥以限制從該室的流體流動。在這樣的一種方式中，該 張緊器實現了一種所謂的無返回功能，即，該柱塞的移動在一個方向 (向外)上很容易而在相反方向上很難。
葉片張緊器一般用於控制一根鏈條或帶，其中的載荷波動並非如 此嚴重以至使彈簧或多個彈簧過度彎曲。在張緊器中添設具有反向對 抗的一個棘輪，以限制一個張力裝置的實際後退或鬆弛的行程。
先有技術的圖2示出了一種葉片張緊器的一個實例。該常規葉片 張緊器110包括由樹脂製成的具有一個彎曲的鏈條滑動面的一個葉片 底託111和優選地由金屬材料製成的多個葉片彈簧121。這些葉片彈簧 121以多層方式安排在該葉片底託111的鏈條滑動面的相反側，並向該 葉片底託lll提供彈簧力。每個彈簧狀葉片彈簧121的各個端部被插 入齒狀部分114和115，它們分別形成於該葉片底託111的遠端部分 112和近端部分113中。
在一個發動機中設置有用於安裝該葉片張緊器110的一個支架 117。在該支架117中形成有孔118和119，且在這些孔118和119中 插入有裝配螺栓。 一個滑動面116接觸該葉片底託111的遠端部分並 允許滑動。該滑動面116形成於支架117的遠端。 一個銷120支撐該 葉片底託111的近端部分113從而使得其可沿兩個方向移動。該銷120 固定於該支架117上。
圖3示出了具有通過一根樞軸204連接的一對臂202、 203的一 種鏈條張緊裝置。這些臂202、 203被用力分開從而使得該臂203藉助 於栽有彈簧206的一個凸輪塊205向一根鏈條(未示出)施加張力。 為防止臂203在該鏈條的栽荷反向過程中崩潰，安排有一個卡盤209 和杆以防止該載有彈簧的凸輪塊205的返回移動。
圖4示出了使用一個棘輪裝置的一種張緊器的實例。該棘輪張緊 器301包括具有用於容納一個柱塞308的一個孔312的一個張緊器殼 體307以及圍繞一根軸316在張緊器殼體307上樞轉並通過一個棘輪 彈簧318而受偏壓的一個棘輪爪317。柱塞308在一個外側上具有與 棘輪爪317嚙合的齒。該柱塞308通過中空段313中的流體並通過柱 塞彈簧314而向該孔312外受偏壓以接觸拉杆310。該張緊器杆310 圍繞支撐軸309樞轉並具有一個底託面311，該底託面接觸巻繞在凸輪 軸304及其鏈輪305以及凸輪軸302及其鏈輪303上的正時鏈條306 並向其鬆弛側施加張力。該柱塞308進出孔312的運動由其齒以及與 這些齒嚙合的棘輪爪317來限制。
圖5示出了笫6， 599， 209號美國專利的一種張力裝置。該張力裝 置421包括一個單件式支撐體422，該單件式支撐體具有連接於一條張 緊軌道423的一個敞開的蜂巢狀的互連段424。該張緊軌道423由巻 簧25彈性支撐。多個安裝孔420用於固定安裝該張緊器421。在先有 技術的圖6a和圖6b中所示的替代實施方式中， 一對張緊軌道406通 過多個肋狀互連段407連接以形成單一件。多個互連段407可彈性變 形並具有多個成角段408。處於這些張緊器軌道406與支撐體(未示 出)之間的是一個單一片彈簧409或一個片彈簧組409a。第6, 599, 209 號美國專利的張力裝置的一個缺點在於，彈簧僅使該張緊軌道的中心 繃緊並且未沿著該張緊器的整個表面。另一缺點在於，由於該張緊器 是單件式的，所以需要進行組裝以將彈簧設置在該支撐體內。

發明內容
用於向一根鏈條施加張力的一種張緊器，具有一個本體、 一個彈 性的鏈條導向件、至少一個葉片彈簧，以及至少一個支架。該張緊器 的本體具有一個表面，該表面具有一根新鏈條的路徑的一個外形以及沿該表面的長度方向縱向形成的一個凹槽。在該本體的該表面上的彈性鏈條導向件具有一個鏈條接觸面和巻繞在該本體的端部上的兩端，其中該鏈條導向件充分大於該本體，從而使得該鏈條接觸面能夠受偏壓離開該本體。該葉片彈簧存在於該凹槽中，其端部位於該凹槽的限制裝置中，從而使該鏈條導向件受偏壓脫離並遠離該本體。在該本體的端部與該彈形鏈條導向件的端部之間存在一個間隙。
在一個替代實施方式中，在該鏈條的鬆弛段和繃緊段上存在一個 第一和一個第二張緊器。笫一張緊器中的葉片彈簧的彈性度可以大於、小於或等於該笫二張緊器中的葉片彈簧的彈性度。
在另一實施方式中，該笫一張緊器的本體的端部與彈性鏈條導向件的端部之間的間隙大於該第二張緊器的本體的端部與柔性鏈條導向件的端部之間的間隙。


圖l示出一種先有技術的葉片張緊器。
圖2示出一種先有技術的液壓張緊器。
圖3示出另一先有技術的張緊器。
圖4示出一種先有技術的棘輪張緊器。
圖5示出一種先有技術的單件式張緊器。
圖6a示出一種先有技術的單件式張緊器的一個替代實施方式。
圖6b示出一種先有技術的單件式張緊器的另一替代實施方式。
圖7示出本發明的一個第一實施方式中的一種鏈條張緊器的等軸視圖。
圖8示出該張緊器的一個正視圖。
圖9示出圖8的張緊器處於新鏈條件下的一個切除視圖。
圖IO示出圖8的張緊器出於磨損鏈條件下的一個正視圖。
圖11示出圖IO的張緊器的一個切除視圖。 圖12示出固定支架體的一個等軸視圖。 圖13示出彈性鏈條導向件的一個等軸視圖。 圖14示出本發明的張緊器的處於其自由狀態中的彈簧的一個等 軸視圖。
圖15示出本發明的一個第二實施方式的一個正視圖。
具體實施例方式
圖7至圖9示出一個第一實施方式的張緊器，該張緊器具有巻繞 在一個主動鏈輪和一個從動鏈輪(未示出)上的一根新鏈條500。張緊 器601位於鬆弛段的外側上。
參見圖9和圖12， 一個支架體514具有一個表面514c，該表面 具有與由鏈條導向件512控制的一根新鏈條的路徑相似的一個彎曲外 形。沿著該表面514c的長度方向可見一個導槽形切除凹槽515,該凹 槽具有側面515a、底部515b以及位於該凹槽515的每一端部的凹穴 515c。參見圖14，至少一個葉片彈簧518在某種程度上壓平的並且被 設置在該導槽形切除凹槽515中。該葉片彈簧518是一個矩形，在其
加於該支架體514與該鏈條導向件512之間的導槽形切除凹槽515 中。當該葉片彈簧518試圖巻曲至其自由狀態時，位於該槽515的每 一端處的凹穴515c對該葉片彈簧的端部起到限制裝置和支承面的作 用。當該葉片彈簧518試圖巻曲至其自由狀態時，該葉片彈簧518向 鏈條導向件512的下側512e施加一個分離力，從而使該鏈條導向件512 脫離並遠離該支架體514且趨向該鏈條500，使該鏈條導向件512與 該鏈條段穩定接觸。該支架體514的表面514c對於該鏈條導向件512 對抗過多鏈條力起到一個停止件的作用。導向件516a和516b存在於 該支架體514的表面514c的每一側上，以在諸如具有一根磨損鏈條而 該鏈條導向件512處於其伸展狀態時輔助保持其處於"Z"方向。該支 架導向件516a和516b優選地固定連接於該支架體上或者替代地該支 架體514形成一體。該支架體514的孔513容納用於將該支架體514 牢固地固定於發動機氣缸體或其他表面上的多個螺栓(未示出)。
如圖13所示，該鏈條導向件512具有通過作為鏈條滑動面512b 的一個中間部分連接在一起的一個第一端和第二端5Ud。該鏈
條滑動面512b與鏈條500處於滑動接觸。沿著該鏈條導向件512的鏈 條滑動面512b上的是位於該表面的每一側的引導面512a,以輔助沿 著該面512b引導該鏈條500。該鏈條導向件512的第一端512c和第.
二端512d向下彎曲並朝向該面的中心而巻繞。該鏈條導向件512大於 支架體514，並且該鏈條導向件512的彎曲的第一端512c和第二端 512d接納該支架體514的相應第一端514a和第二端514b,從而將該 鏈條導向件512寬鬆地固定於該支架體514。該鏈條導向件512優選 地由在一個溫度下呈半柔性的一種材料製成，從而允許該鏈條導向件 512與該鏈條500和該葉片彈簧518相一致。在該鏈條導向件512的 第一和第二端512c、 512d與該支架體514的第一和第二端514a、 514b 之間存在一個間隙C。當該葉片彈簧518使該鏈條導向件512受偏壓而 脫離並遠離該支架體514時，支架體514的第一和第二端514a、 514b 與鏈條導向件512的第一和第二端512c、 512d之間的該間隙C被佔 據，直到該鏈條導向件512不能進一步向外突出。
如圖7和圖8所示，該張緊器601相對於一根新鏈條的鬆弛段而 設置，從而使得該段被接收在該對支架導向件516a、 516b之間並在該 鏈條導向件512的鏈條滑動面512b上滑動。由於該張緊器601的鏈條 導向件512在一個溫度下是半柔性的，因此該葉片彈簧518的力使該 鏈條導向件512受偏壓遠離該支架體以繃緊該鏈條段並且與之保持恆 定接觸並且保持一致。
圖9示出該柔順性張力調整器601的部分被切出並置於鏈條的松 弛段上，示出了鏈條導向件512以及具有一根新鏈條的葉片彈簧518 的位置。圖14示出了處於自由狀態中的一個葉片彈簧518，其中該葉 片彈簧比當其被安裝在該支架體514的導槽形切除凹槽515中時更加 彎曲。
圖10示出了具有設置在一根磨損鏈條500a的鬆弛段上的一個葉 片彈簧518a的張緊器601。圖11示出了具有一個葉片彈簧518a的張 緊器切出部分。具有一根磨損鏈條的葉片彈簧518a比具有一根新鏈條 的一個葉片彈簧518更加彎曲或突出。隨著該鏈條磨損並伸長，該葉 片彈簧變得更加突出，並且壓靠在該鏈條導向件512上並使其受偏壓 與該磨損的鏈條接觸。在該導槽形切除凹槽515的底部515b與該葉片 彈簧518a之間存在一個間隙519。
通過具有一個強大的彈簧載荷，它使得該葉片彈簧518試圖從其 扁平狀態彎曲，並具有在該鏈條導向件512的端部與該支架體514之 間的鬆弛或間隙，所以無論該鏈條是磨損的還是新的，該張緊器601 的鏈條導向件512始終與鏈條500接觸，從而確保在系統計劃壽命期 間的鏈條控制。
圖15示出了本發明的一個第二實施方式。在該實施方式中， 一個.
第一張緊器601位於鏈條500的鬆弛段上，而一個第二張緊器701位 於該鏈條的繃緊段上。該第一張緊器和該第二張緊器完全相同並且具 有與在第一實施例中描述的元件相同的對應元件。下面重複進行描 述。
一個支架體514具有一個表面514c，該表面具有與由鏈條導向件 512控制的一根新鏈條的路徑相似的一個彎曲外形。沿著該表面514c 的長度方向可見一個導槽形切除凹槽515，該凹槽具有側面515a、底 部515b以及位於該凹槽515的每一端部的凹穴515c。參見圖14，至 少一個葉片彈簧518在某種程度上壓平的並且被設置在該導槽形切除 凹槽515中。該葉片彈簧518是一個矩形，在其自由狀態下沿長度方 向巻曲而在其組裝狀態下以幾乎不巻曲的形式施加於該支架體514與 該鏈條導向件512之間的導槽形切除凹槽515中。當該葉片彈簧518 試圖巻曲至其自由狀態時，位於該槽515的每一端處的凹穴515c對該
葉片彈簧的端部起到限制裝置和支承面的作用。當該葉片彈簧518試 圖巻曲至其自由狀態時，該葉片彈簧518向鏈條導向件512的下側512e 施加一個分離力，從而使該鏈條導向件512脫離並離開該支架體514 且趨向該鏈條500，使該鏈條導向件512與該鏈條段穩定接觸。該支架 體514的表面514c對於該鏈條導向件512對抗過多鏈條力起到一個停 止件的作用。導向件516a和516b存在於該支架體514的表面514c的 每一側上，以在諸如具有一根磨損鏈條而該鏈條導向件512處於其伸 展狀態時輔助保持其處於"Z"方向。該支架導向件516a和516b優選 地固定連接於該支架體上或者替代地該與支架體514形成一體。該支 架體514的孔513容納用於將該支架體514牢固地固定於發動機氣缸 體或其他表面上的多個螺栓(未示出)。
如圖13所示，該鏈條導向件512具有通過作為鏈條滑動面512b 的一個中間部分連接在一起的一個第一端512c和第二端512d。該鏈
條滑動面512b與鏈條500處於滑動接觸。沿著該鏈條導向件512的鏈 條滑動面512b上的是位於該表面的每一側的引導面512a，以輔助沿 著該面512b引導該鏈條500。該鏈條導向件512的第一端512c和第 二端512d向下彎曲並朝向該面的中心而巻繞。該鏈條導向件512大於 支架體514，並且該鏈條導向件512的彎曲的第一端512c和第二端 512d接納該支架體514的相應第一端514a和第二端514b，從而將該 鏈條導向件512寬鬆地固定於該支架體514。該鏈條導向件512優選 地由在一個溫度下呈半柔性的一種材料製成，從而允許該鏈條導向件 512與該鏈條500和該葉片彈簧518相一致。在該鏈條導向件512的第一和第二端512c、 512d與該支架體514的第一和第二端514a、 514b 之間存在一個間隙C。當該葉片彈簧518使該鏈條導向件512受偏壓而 脫離並遠離該支架體514時，支架體514的第一和第二端514a、 514b 與鏈條導向件512的第一和第二端512c、 512d之間的該間隙C被佔 據，直到該鏈條導向件512不能進一步向外突出。
作為替代，當存在兩個張緊器601、 701時，如在該第二實施例中， 這些葉片彈簧的彈性度可以不同。在一個實例中，為了只繃緊一側(松 弛側)上的鏈條鬆弛，繃緊段上的鏈條導向件512通常會靠在該支架 體514的停止件514c上。在由於一臺內燃機停止時可能發生的扭轉或 反向旋轉而產生的一個栽荷反向的情況中，鬆弛和繃緊段被轉換，該 繃緊段上的張緊器做出的響應是通過繃緊松馳部分而防止在從動鏈輪 處的鏈條反彈，這種反彈在恢復正常鏈條旋轉時促成跳齒。當該鏈條 重新開始其正常繃緊路徑且鏈條導向件512在支架體514上復位時，
繃緊段上的可能較弱的彈簧還能緩和該衝擊。
在另一實例中，為使兩段上的鏈條鬆弛得到同等的張力，繃緊段 的葉片彈簧518具有一個略微高或相等的彈性度，但是兩側上的彈性 度均被增加以可服動鏈輪的反向力並對兩段都提供離開停止件514c的張力。
因此，應該理解，這裡所描述的本發明的這些實施方式僅僅是對 本發明原理的應用的示意性說明。這裡所提及的這些示意性實施方式 的細節並非旨在限制權利要求的範圍，這些權利要求本身引用了那些 被認為是本發明必需的特徵。
權利要求
1.用於向一根鏈條施加張力的一種張緊器，包括一個本體，該本體具有這樣一個表面，該表面具有一根新鏈條的路徑形狀的一個外形以及沿該表面的長度方向縱向形成的一個凹槽，該凹槽在每一端處具有一個限制裝置；位於該本體的該表面上一個彈性鏈條導向件，該鏈條導向件具有一個鏈條接觸面和在該本體的端部上卷繞的兩個端部，該鏈條導向件充分大於該本體，從而使得該鏈條接觸面能夠被向外推出；以及在該本體的凹槽中的至少一個葉片彈簧，其端部位於該限制裝置中，從而將該鏈條導向件推出並離開該本體。
2. 權利要求l的張緊器，進一步包括存在於該彈性鏈條導向件的 端部與該本體的端部之間的 一 個間隙。
3. 權利要求l的張緊器，進一步包括固定連接於該本體表面的每 一側的支架導向件。
4. 用於向具有一個鬆弛段和一個繃緊段的一根鏈條施加張力的一 種張緊器，該張緊器包括位於該鏈條的該鬆弛側上的一個第一張緊器，具有 一個本體，該本體具有這樣一個表面，該表面具有一根新鏈條的路徑形狀的一個外形以及沿該表面的長度方向縱向形成的一個凹槽，該凹槽在每一端處具有一個限制裝置；位於該本體的該表面上一個彈性鏈條導向件，該鏈條導向件具有一個鏈條接觸面和在該本體的端部上巻繞的兩個端部，該鏈條導向件充分大於該本體，從而使得該鏈條接觸面能夠被推出；在該本體的凹槽中的至少一個葉片彈簧，其端部位於該限制裝置中，從而將該彈性鏈條導向件推出並離開該本體；以及 位於該鏈條的該繃緊段上的一個第二張緊器，具有 一個本體，該本體具有這樣一個表面，該表面具有一根新鏈條的路徑形狀的一個外形以及沿該表面的長度方向縱向形成的一個凹槽，該凹槽在每一端處具有一個限制裝置；位於該本體的該表面上一個彈性鏈條導向件，該鏈條導向件具有一個鏈條接觸面和在該本體的端部上巻繞的兩個端部，該鏈條導向件充分大於該本體，從而使得該鏈條接觸面能夠被推出；在該本體的凹槽中的至少一個葉片彈簧，其端部位於該限制裝置中， 從而將該彈性鏈條導向件推出並離開該本體。
5. 權利要求4的張緊系統，其中，該第一張緊器的至少一個葉片彈簧具有與該第二裝置的至少一個葉片彈簧不同的彈性度。
6. 權利要求4的張緊系統，進一步包括位於該第一張緊器的彈性鏈條導向件的各個端部與本體的各個端部之間的一個第一間隙以及位於 該第二張緊器的柔性鏈條導向件的各個端部與本體的各個端部之間的一 個第二間隙。
7. 權利要求6的張緊系統，其中，該第一間隙大於該第二間隙。
8. 權利要求4的張緊系統，進一步包括固定連接於該本體的該表面 的每一側的支架導向件。
全文摘要
用於向一根鏈條施加張力的一種張緊器，具有一個本體、一個彈性鏈條導向件、至少一個葉片彈簧，以及至少一個支架。該張緊器的本體具有這樣一個表面，該表面具有一根新鏈條的路徑形狀的一個外形以及沿該表面的長度方向縱向形成的一個凹槽。在該本體的該表面上的彈性鏈條導向件具有一個鏈條接觸面和在該本體的端部卷繞的兩端，其中該鏈條導向件充分大於該本體，從而使得該鏈條接觸面能夠受偏壓而離開該本體。該葉片彈簧存在於該凹槽中，其端部位於該凹槽的限制裝置中，從而使該鏈條導向件受偏壓脫離並離開該本體。
文檔編號F16H7/08GK101208540SQ200680023193
公開日2008年6月25日 申請日期2006年5月19日 優先權日2005年6月28日
發明者G·L·馬克利, J·T·克羅克特二世, T·A·特納 申請人:博格華納公司