皮帶張緊裝置的製作方法

2023-11-12 03:29:47 7

專利名稱：皮帶張緊裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型總體上涉及一種汽車的皮帶張緊裝置，尤其涉及一種正時皮帶張緊裝置，其中臂後止擋裝置的位置由一個單向離合器和一個摩擦制動裝置控制。
背景技術：
在本技術領域，汽車皮帶張緊裝置已公知並用於調節各種皮帶系統的張緊力，比如正時皮帶。通常，一個皮帶張緊裝置包括一個可動的支承結構，該支承結構旋轉地支承發動機或其他機械系統中皮帶的一部分。一個皮帶張緊裝置的臂/滑輪分總成的旋轉位置通常自動調整，以對因為發動機熱膨脹或收縮、及/或皮帶磨耗而導致的皮帶路徑長度及拉伸的增長或縮短進行補償，藉此調節皮帶張力。此外，整個的張緊裝置總成通常可以人力相對於發動機本體調整，以便張緊裝置可調整到發動機上的適當位置而不用考慮發動機的製造公差。
一個通常類型的普通皮帶張緊裝置包括一個固定結構和一個轉動結構，其通常由一個樞轉地安裝在所述固定的結構上的臂/皮帶輪分總成所組成。一個螺旋彈簧環繞所述轉動構件，而且彈簧的端部分別連接到所述固定結構和轉動結構上，以向最大的皮帶張緊的位置偏壓所述轉動結構。在所述轉動結構從最小的皮帶張緊的位置向最大的皮帶張緊的位置移動時，所述彈簧偏壓力遞減。雖然彈簧力在所提供的運動範圍內變化，但是在皮帶上保持著基本上恆定的張力。美國專利4,473,362公開一種此類的張緊裝置。
另外，正時皮帶和鏈條張緊裝置通常帶有行程限制器。一個行程限制器一般包括一對固定的止擋塊，防止樞臂從正常的位置旋轉超出預先設定的距離；一個第一止擋限制樞臂向皮帶轉動，並且一般稱作「自由臂止擋塊」，一個第二止擋限制樞臂遠離皮帶轉動，一般稱作「後止擋塊」。所述後止擋塊正常放置，以便即使樞臂對抗其旋轉，在皮帶中也沒有足夠的鬆弛以升到驅動中的任何一個鏈輪的齒之上，及從齒「跳過」或脫離。換句話說，後止擋塊設計用於避免跳齒，否則，跳齒會在各鏈輪之間引起同步誤差，進而引起設備誤差和損害。
對於沒有提供初始的人力安裝調整的張緊裝置，且其轉動結構的旋轉旨在補償發動機的製造公差，把後止擋塊放在距標準樞臂位置一定舉例處的常見做法是不可行的。換句話說，通過此種張緊裝置配置，張緊裝置臂沒有任何固定的標準位置，並因此沒有固定的後止擋塊位置，或者，因此使得在初始的張緊裝置安裝期間，必須手動或優選地自動調整後止擋塊位置。除此之外，增加的現代發動機元件的平均壽命造成更長的皮帶壽命和皮帶伸展，而且因此通常要求在張緊裝置的壽命周期內為張緊裝置的轉動結構準備更大的調整範圍。因此，如果要避免人力調整，後止擋塊位置的自動調整變得更加重要。
一些已知的張緊裝置設計提供此種張緊裝置後止擋塊的自動調整。舉例來說，美國專利4,145,934公開了一種楔結構，其推動臂偏心器(杆)，以便一旦張緊裝置臂由張緊彈簧偏壓向皮帶時，臂不能夠旋轉遠離皮帶。同樣地，美國專利號碼4,351,636公開了一種基本相似的張緊裝置，但是帶有一個棘輪-棘爪總成而不是一個楔結構。在美國專利4,634,407中公開了另外的一種棘輪-棘爪型張緊裝置機構。然而，在每個專利中，一旦張緊裝置臂向皮帶旋轉時，其不能遠離皮帶旋轉；因此，此種配置不允許在發動機本體的熱膨脹期間對皮帶張力進行控制。
美國專利4,583,962公開了一種在此類設計上的改進的方案。特別地，它公開一種允許臂向後止擋塊的有限的回行行程，以適應發動機的熱膨脹。該專利的張緊裝置採用一種彈簧離合器型單向裝置，而且配置有一個弧形槽，以準許臂向後旋轉。同樣地，美國專利4,822,322和4,834,694公開了張緊裝置，其中單向機構採用傳統的單向(滾輪)離合器，而且張緊裝置臂回行行程由弧形槽控制。此外，美國專利4,808,148公開一種張緊裝置，其中，並非通過一個槽限制反向行程，而是在棘輪-棘爪總成和固定的安裝構件之間設置一個彈性偏壓元件(比如，一個彈性材料的彈簧)。
上述的張緊裝置設計都存在下面的限制一旦後止擋塊已經向自由臂位置移動，或者當在不是最適宜的熱發動機運行的條件下運行的時候，後止擋塊不能向後移動，離開皮帶。因為後止擋塊在冷啟動和/或發動機反轉作用時，移出最適宜位置，張緊裝置臂將頻繁地接觸後止擋塊，因而造成噪音、損害、及/或元件的過早損壞。此外，此種張緊裝置不準許皮帶被重新安裝或更換。
美國專利4,923,435公開一種在所述臂和一個單向離合器機構之間設置粘性材料的張緊裝置。然而，該具體的設計不能保證所緊張的皮帶不跳齒。因為如果皮帶被連續地施加負載(當汽車無驅動的情況下向後地運動，使得發動機向後旋轉時)，粘性材料允許張緊裝置臂旋轉，粘性材料不能用作為定位檔塊，而只能作為一個阻尼減振器。

發明內容
本實用新型通過提供一種張緊裝置克服先前技術的缺陷，其中，通過在其向自由臂位置樞轉時「跟隨」張緊裝置臂，所述止擋自動地「尋找」其適當操作位置；其在標準或暫時的(比如震動的)皮帶負荷下，保持運轉的後止擋塊位置；其允許人力將後止擋塊向後移動(比如，在安裝期間)，並且在足夠大的或持續很久的高皮帶負荷下使後止擋塊向後移動。
在本實用新型的一種實施方式中，一個正時皮帶張緊裝置帶有一個固定在發動機本體上的樞軸；一個樞轉地固定在所述樞軸上的樞臂；一可運轉地固定在所述樞臂與一個固定結構(比如，發動機本體)之間的扭力彈簧，用於在皮帶張緊方向(即向一個自由臂位置)偏壓所述樞臂；和一個後止擋裝置。所述後止擋裝置包括一個大體圓筒形的止動套管、一個摩擦制動(比如，由一個大體為圓筒狀的持夾器支承)、和一個單向離合器。所述止動套管和樞臂優選地協同配置，以允許所述樞臂相對於止動套管作預定的、有限量的旋轉運動。所述單向離合器允許止動套管(進而樞臂)向自由臂位置相對的自由旋轉運動，但是當止動套管遠離皮帶旋轉的時候，即向最小皮帶張緊位置方向，止動套管嚙合到摩擦制動裝置上，同時摩擦制動裝置把所述單向離合器有效地「錨定」到一個固定的錨定點，比如錨定到樞軸或直接錨定到發動機本體。可選擇地，採用一個液壓連接器，比如，一種使用粘性材料的連接器，代替所述摩擦制動裝置實施。
所述摩擦制動裝置阻止臂向與諸如曲柄軸反向轉動而產生的力大小相近的皮帶力引起的最小皮帶張緊位置的運動，但是當樞臂人力轉動時，比如，在安裝過程中，「釋放」而且允許後止擋塊向最小皮帶張緊位置旋轉。本實用新型中的張緊裝置配置實現了安裝容易、結構簡單、並因而可以減少製造和安裝的時間和成本。
在實用新型的另外一個方案中，用於選擇性地傳送旋轉動力或扭矩的旋轉裝置包括一對軸向地直接彼此相互連接、並可相對旋轉的旋轉構件。一個單向離合器彈簧一套設的關係設置在所述的一對旋轉構件上，並且當所述旋轉構件中的一個在一個方向旋轉時，旋轉互鎖(即不能相對轉動)，當其在相反的方向旋轉的時候，允許旋轉構件彼此相對旋轉。旋轉構件之一可以具有一個限制離合器彈簧的匝圈展開的唇，而且離合器彈簧具有一個或多個匝圈的直徑比其餘匝圈的直徑大，以在離合器彈簧旋轉地互鎖旋轉構件之前，提供一定量的自由行程。


將參考附圖對本實用新型作更詳細的描述，其中圖1是說明具有包括一個帶張緊裝置的正時皮帶總成的汽車內燃機的局部正視圖；圖2是本實用新型張緊裝置的一個具體實施例的剖視圖；
圖3是圖2中止動套管和持夾器的立體圖；圖4是圖2中制動夾子的立體圖；圖5是本實用新型張緊裝置的另一個具體實施例的剖視圖；圖6是圖5中張緊裝置的裝配圖；圖7是本實用新型張緊裝置的另一個具體實施例的裝配圖；圖8是一個截面圖，說明上部的夾子套管的構造及其與下部的底部套管示於圖7中的相對安裝關係，截面沿著一個經過上部的夾子套管的榫的一個切平面，並且是沿著圖7中的直線8-8朝向樞臂看而示出的；圖9是本實用新型張緊裝置的另一個具體實施例的截面圖；圖10是本實用新型張緊裝置的又一個具體實施例的截面圖；和圖11是圖10中張緊裝置沿直線11-11的剖視圖，。
具體實施方式
圖1中舉例說明了一種用於內燃機的正時皮帶系統。一個帶齒的皮帶鏈輪112固定於發動機的曲柄軸113，並且所述鏈輪112驅動一內部帶齒的皮帶114。所述帶齒的皮帶114連結(並且驅動)第二外面帶齒的鏈輪116，所述鏈輪116固定於發動機的一個凸輪軸118上，並因而使其旋轉。一個如本實用新型張緊裝置10以與皮帶114張緊的關係安裝。
如圖2所示，張緊裝置10通常由一個安裝在一繞著一樞臂20圓周延伸的滾珠軸承總成13上的皮帶輪12所組成，並且所述樞臂20偏心樞轉地安裝在一樞軸16上，比如利用一個軸頸。換句話說，皮帶輪12繞其自身的延伸穿過滾珠軸承總成13中心的旋轉軸線15旋轉，並且樞臂20(帶有與其一起樞轉的皮帶輪12)繞著樞軸16的縱軸線16c樞轉，所述軸線16c通常與皮帶輪12的旋轉軸線15間隔並平行設置。
所述樞軸16帶有縱向貫穿其中心的孔16b，並且一穿過所述孔的安裝螺栓(圖未示)把張緊裝置總成固定到發動機上。樞軸16通過一個壓配合連接到一個底板30上，在優選的結構中，底板30具有一個中心突出部31以增強底板和樞軸之間的壓配合。
一個扭轉螺旋彈簧18環繞張緊裝置的下部(如圖示)並且可運轉地安裝在臂20和底板30之間，其一個彈簧榫舌18a進入臂20的一個對應的槽22內，而另一個彈簧榫舌18b伸入一個槽33內，所述槽33設於向上延伸的底板30的外邊緣32中。在組裝張緊裝置10的過程中，在該臂20被帶到其最終軸向位置之前，所述臂20相對於底板30旋轉，從而，預載彈簧18使得臂20向自由臂位置旋轉地偏置。止推墊圈14位於臂20和樞軸16的凸緣16a之間，並在臂20旋轉的時候，減少在這些零配件之間的摩擦。
一個後止擋裝置40在臂20和底板30之間環繞樞軸16安裝。在一個具體實施例中，後止擋裝置40由一個大體上為圓筒狀的止動套管50，一直接地互相連接的、通常為圓筒狀的持夾器60，一個夾子70形式的摩擦制動構件，一個離合器彈簧80，和一個軸套100組成。如圖4所詳示，摩擦夾70支持於持夾器60中，和樞軸16摩擦旋轉地相接合，並且持夾器60和摩擦夾70結合配置以一同繞著樞軸16旋轉，也就是作為一個單一的單元。
在一優選形狀中，持夾器60藉助於外部凸緣形式的突出部位56和在止動套管50上圓周延伸的槽段54，直接地與所述止動套管50相互連接，這些突出部位56和槽段54分別與在持夾器60上的一個內部槽68和一個內部環67匹配。其上設置突出部位56和槽段54的止動套管50端部藉助於軸向狹槽53分成幾個狹窄的、柔性的、指狀的部分59，如圖3所顯示的。因為指狀部分59徑向是柔性的，當所述兩個部件被裝配在一起的時候，突出部位56被迫使向內而通過持夾器60的內部環67，然後彈回到各自的初始位置。突出部位、環和相應的槽相互嚙合，將會軸向地把止動套管50和持夾器60鎖在一起，而同時準許他們彼此相對旋轉。止動夾子套管50和持夾器60帶有間隙地相配合，以允許在這二個元件之間的自由旋轉運動。止動套管由柔性材料製成，如尼龍，以促進如此的內部彎曲和外部的彈返。
將軸套100插入到止動套管50內，以在張緊裝置的運轉壽命周期內防止突出部位56向內塌陷。所述軸套100還可以增加所述止動套管50的整體剛性，特別是在其阻止臂的旋轉運動的時候。
所述夾子70設計用於抓緊所述樞軸16，經由墊片或制動鞋狀元件71，以一個預先設定大小的力，基本上或″有選擇地″把夾子70、進而持夾器60，緊固到所述樞軸16上。所述夾子70設計成用足夠大的力抓緊樞軸16，使得克服墊片元件71和樞軸16之間的摩擦阻力，並使所述夾子70(進而持夾器60)旋轉，相對於軸樞16的摩擦滑動所需要的轉矩大小為1)高於由皮帶力所引起的轉矩，以其他方式在有利於跳齒條件下產生，但是2)當受到高於所設計的夾子70的保持扭矩的扭矩負載時，其允許夾子70(進而持夾器60)旋轉。優選地，夾子70是採用具有17-4不鏽鋼之類的高屈服強度防蝕材料製造的，在達成需要的預負荷之前準許其彈簧元件具有最大程度的撓曲。可選擇地，也可以採用高強度的碳鋼或工具鋼製造所述的夾子，並在部件上敷施防腐塗層。
如圖4所示，在一優選形式中，所述夾子70將類似字母「C」，且在每一端帶有一個墊片或鞋狀元件71。當夾子70被製造成這種形式的時候，所述夾子70優選地帶有一個定位鍵72，以幫助定位所述夾子並確保其和持夾器60嚙合。所述摩擦夾子70裝配到槽73中，所述槽73環繞持夾器60部分地圓周延伸並部分地徑向延伸入所述持夾器60。墊片71通過孔74裝配，所述孔74從槽73的底部開始，一路穿過持夾器60的壁(在持夾器任一邊上的一個孔)，並因而能夠抓緊樞軸16的側面。此外，所述定位鍵72安裝在一個小槽(不可見)中，所述小槽設置在位於槽73內的肋75(在圖3中只能看見一條)之間。這樣，定位鍵72幫助摩擦夾子70在持夾器中定位並保持其位置。
在互相連接部分的至少一處的上方，止動套管50和持夾器60分別帶有圓筒形的外表面52和62，並且帶有相同的直徑。所述離合器彈簧80被採用壓配合安裝在圓筒形的表面52和62的上方。離合器彈簧80的一端為一個軸向榫舌82，所述榫舌82插入到一個軸向延伸的孔51中，所述孔51位於從止動套管50伸出的一個軸向榫舌50a中，並且榫舌82使得離合器彈簧80與止動套管50一起旋轉。所述離合器彈簧80和兩個圓筒形表面52和62實現單向離合功能當止動套管50在一個方向相對於持夾器60旋轉，即所述皮帶輪12和樞臂20向皮帶114旋轉時，所述離合器彈簧80相對於持夾器60滑動地旋轉，並且幾乎沒有阻力，但是止動套管向相反的方向旋轉，即皮帶輪12和樞臂20遠離皮帶114旋轉的時候，離合器彈簧80將壓縮所有的三個部件(止動套管50，持夾器60和離合器彈簧80)。並把它們鎖在一起。具體地，所述離合器彈簧80的盤卷方向選擇使得止動套管50(其和樞臂20一起旋轉，如同下文中詳細描述的)能相對於持夾器60在所述皮帶帶動的方向上(也就是朝著自由臂的位置)自由地旋轉，但是所述離合器彈簧80將收縮，在止動套管50(通過樞臂20)向最小的皮帶拉緊位置轉動的時候，使得夾子剛性地向下作用在圓筒形表面52和62上，從而防止止動套管50相對於持夾器60在最小的皮帶拉緊的方向上旋轉。
作用在樞臂20和止動套管50之間的力，和那些作用在在止動套管50和持夾器60之間的力，可以把持夾器60軸向地壓向底板30。因此，持夾器60的底部表面優選地設置為提供一個優良的止推軸承表面。
取決於螺旋彈簧80的布置，所述彈簧式離合器可以用不同的方法構成與配置。可以理解，所述離合器彈簧傳送轉矩的能力取決於配置在每個表面上的匝圈的數量。如果有充分的軸向空間用於容納一些匝圈，可平均地或幾乎平均地把離合器彈簧80放置在每個止動套管50和持夾器60上。然而，如果軸向空間有限，圓筒形的表面之一可以做得較短，而且離合器彈簧與特定的元件的接合可以使用一個榫舌，如圖2所例示。然而，即使在那種情形中，仍然優選在每一個圓筒形的表面上設置至少兩個匝圈，以減少作用在榫舌上的力的大小。另外，為了改善離合器彈簧向自由臂位置的滑動轉動方面的控制，優選提供一個帶有一個環狀唇50c的止動套管，所述環狀唇50c延伸的足夠遠以覆蓋至少一匝圈離合器彈簧80。所述環狀唇50c防止離合器彈簧的匝圈在彈簧開始對相對於持夾器60滑動之前過度地展開。
所述樞臂20內有一個空腔21，所述止動套管50的軸向榫舌50a可進入該空腔21。雖然所述空腔21與榫舌50a可以設置為緊配合，優選地所述空腔21可以比所述軸向榫舌50a稍大一些，以允許所述樞臂20相對於止動套管50可輕微地自由旋轉。為了使後止擋裝置40上的磨損最小化，一般推薦旋轉的「遊隙」的度量至少大約與由發動機的熱膨脹所引起的臂運動及/或由發動機運動所引起的臂振動的旋轉度量相同。這個角度範圍將會因各個發動機的構造不同而變化，通常在20°至50°之間。所述樞臂20中還設有一個六邊形的孔23，所述六邊形的孔23中可以插入一個相應工具，比如一個通用扳手(未顯示)或任何其他適用的杆狀或手柄狀的裝置，所述工具可以穿過止推墊圈14中的開口14a插入到所述六邊形的孔23中。
圖5和圖6視出本實用新型張緊裝置的另一種可能的構造。其構造與圖2中所示構造相類似，但是在後止擋裝置140的構造和安裝夾子(未顯示)的準備方面有一些變化，其可以由任意能夠相對於張緊裝置的固定部件旋轉地鎖住樞臂的機械裝置組成。具體地，在後止擋裝置140中，止動套管150和持夾器160的某些特徵被倒置(與前述的具體實施例相比較)，以準許離合器彈簧180端部的軸向彈簧榫舌182可以固定在在持夾器160中的孔161中(而不是如圖2所示在止動套管50中)。因此，優選地，止動套管150的圓筒狀外表面152比相應的持夾器160的圓筒狀外表面162長，以在其上容納適當數量的彈簧匝圈，有必要在持夾器160上形成外部突起166和外部凹槽164，並且在止動裝置150上形成相匹配或想嚙合的內部環157和內部凹槽158。相應地，如圖6所示，在持夾器160中設有軸向的狹槽163，所述狹槽163形成彈性的指狀物169，以便於零件組裝。與此類似，在持夾器160中設有限制離合器彈簧180過度展開的唇160c。因為側壓力作用在持夾器10上的可能性大大小於作用在止動套管150上的可能性，並且因為持夾器160隻需要在高轉矩條件下相對於樞軸16旋轉，所以可取消在持夾器160和樞軸16之間設置任何軸套。
另外，在此具體實施例中，所述持夾器160和摩擦夾子170配置為使得摩擦夾子170裝配在槽173中，槽173為直徑延伸穿過持夾器160的一個槽，並且墊片171外露以與樞軸16的側表面接合。定位鍵172從摩擦夾子170向外突出(而不是如圖4所示的實施例一樣向內突出)，並且與垂直於槽173延伸的徑向槽176配合，以把所述摩擦夾子170正確地定位並保持在所述槽173中。通過向側面將摩擦夾子170推入槽173中，直到定位鍵172與槽176對正，使得所述摩擦夾子170插入到持夾器160之中，然後徑向地移動所述摩擦夾子，使得定位鍵172嚙合到徑向的槽176之中。
安裝夾子便於張緊裝置在發動機上的安裝。具體地，當樞臂20轉到接近或一直到最外部的後止擋位置的時候，一般地，當張緊裝置在製造期間位於裝配線上的時候，所述夾子插入到樞臂20和某些固定元件或張緊裝置10的元件中的相應孔中(例如，底板30)。當安裝夾子被插入的時候，所述樞臂20不能旋轉離開工廠初始設定的位置，直到取去安裝夾子。
圖7和圖8視出本實用新型張緊裝置的再一種可能的構造。其整體構造與圖5和圖6中所示構造相類似，但是摩擦夾子270和持夾器260的結構不同。具體地，摩擦夾子270配置為較上述具體實施例中的摩擦夾子70和170更象一個開口環，而且摩擦夾子270配置成相較先前描述的兩個具體實施例，使與張緊裝置樞軸的摩擦接觸範圍更大。舉例來說，摩擦夾子270優選地與樞軸圓周上大約270°以上的區域接觸。
優選地，所述摩擦夾子270是採用不鏽鋼彈簧絲做成。雖然摩擦彈簧夾子270的彈簧絲的尺寸將並且當然會根據對抗保持摩擦夾子所需要的轉矩大小而變化，作為參考，如圖所示，製造摩擦夾子270的彈簧絲具有一個3毫米×3個毫米的方形橫截面。已經發現摩擦夾子270相較於上述摩擦夾子70和170，通常更容易製造，強度更好，而且提供更持久的抵抗轉矩性能。
另外，當旋轉地滑滑動的時候，所述夾子270和圖4和圖6所示的夾子相比，稍有差異。當榫舌271a是由上部的夾子套管260a推動時，將會引起夾子270略微展開，從而減少夾緊力和旋轉時的摩擦阻力。換句話說，在期望將摩擦保持釋放的情況下，摩擦制動可構建為至少部份地展開。因此，摩擦係數的變化將對摩擦制動釋放/滑動產生時的轉矩具有減小的作用。
為了容納摩擦夾子270，持夾器260由兩個零件構成，也就是說，一個上部的止動套管260a和一個下部的底部套管260b。如同在圖8中所更清楚顯示的，所述摩擦夾子270安裝在由肩臺表面283和夾子套管260的外壁284界定的個「口袋」中。
三個杆或榫285a、285b和285c從外壁284延伸形成，並且外壁284的相關部分相應地「增強」。外壁284上榫285c所在的部分設有一個孔(不可見)，並且在外壁284的下部表面(如圖7中的夾子套管260a的定向)由孔過渡到一個位於榫285c的徑向外表面287中的槽286。所述孔和所述槽287配置成容納離合器彈簧280的軸向延伸的下部榫舌282的整個或幾乎整個長度——以適合保持下部榫舌282的方式，其相對於夾子套管260a旋轉地固定離合器彈簧280(並且，相應地，一旦組裝在一起，相對於持夾器260)。
兩個凹槽或槽288a和288b設於夾子套管260a的外壁284中，榫285c的任意一邊上被設置為容納離合器彈簧280的軸向榫舌282。如圖8所示，凹槽或槽288a和288b容納摩擦夾子270的榫舌狀的端部。凹槽288a之一相對較窄，以便採用滑動配合容納摩擦夾子270的相應的端部271a，其把摩擦夾子270端部271a可靠地固定在適當的位置，然而，另一個凹槽288b相對較寬，以便容納裝配偏差。
一般希望夾子套管260與離合器彈簧280嚙合的部分具有相對較高的摩擦係數，以幫助離合器彈簧280抓緊夾子套管260a。另一方面，也希望夾子套管260與止動套管250旋轉配合的部分具有相對較低的摩擦係數，以便於兩個部件的相對轉動。另外，夾子套管260a的彈性指狀物269應該具有充分的彈性，當止動套管250和夾子套管260被壓在一起時，不會折斷。考慮到各種因素，夾子套管260可以採用不同的材料一起模塑成形製造，每種材料具有所需要的摩擦係數和柔軔度以達成這些目標，或者所述夾子套管可以由一種同時儘可能符合所述三個條件的材料(如尼龍46)做成。
底部套管260b通常用於實現三個主要的目的。首先，它用於在持夾器260裡面的適當的位置封閉摩擦夾子270；第二，相較於如果只有單一榫285C收到此扭轉負荷的情況來說，它把三個榫285a、28b和285c「縛系」在一起，以便摩擦夾子270和夾子套管260a組合所成的整體能夠更好地承受扭轉的負荷(經由離合器彈簧的軸向的榫舌282並通過離合器彈簧280環繞在夾子套管260a的圓筒形外表面上的包繞部分，施加於夾子套管260a)，；第三，當在可能在張緊裝置中所產生的軸向載荷下支撐底板的時候，底部套管260b的底(如圖7中所定的方向)表面289用作止推軸承，其允許後止擋裝置240相對於底板旋轉。為了具有所述底表面289的一端可以用作一個止推軸承，底部套管260b優選地由無充填物的尼龍製成，所述無充填物的尼龍具有較低的摩擦係數μ。
如同在圖7和圖8中進一步所舉例說明的，底部套管260b有一個大體上為圓筒形的外壁290和一環形的端「壁」291，其外露的部分提供起止推軸承作用的底部表面289。外壁290在其上的一微小部分292徑向向外凸出，以在裝配持夾器260的時候，為安裝榫舌狀的夾子端部271a和271b提供空間。此外，一個槽293在環形端壁291軸向延伸，而且在裝配持夾器260(和張緊裝置結構的其餘部分)的時候，榫285c(在所述榫285c的槽286中放置有所述離合器彈簧280的軸向榫舌282)延伸進入槽293(但是不超過支承面289)。額外的兩個槽(不可見)是設於環形端壁291的上部表面中的盲孔，並且被定位用於當把持夾器260的零件裝配到一起的時候，容納另外的兩個榫285a和285b。
底部套管260b的外壁290有一個繞著外壁290的內表面圓周地延伸的卷邊294，靠近外壁290的上邊緣(根據圖示的方向)。卷邊294與一繞著所述夾子套管260的外壁284形成的圓周延伸的鎖槽295嚙合。因此，一旦摩擦夾子270正確地放置在夾子套管260a的「口袋」中，通過把夾子套管260a和底部套管260b壓到一起，直到卷邊294咬合到鎖定槽295之中，並且榫285a、285b和285c位於底部套管260b的環形端壁291中相對應的槽內，而使持夾器260安裝就位。
所述底部套管260b也有一個上部的環狀唇(不可見)，該唇環繞外壁290的上部(如圖7中的定向)邊緣，在結構上，該唇與圖2中所示的唇50c或圖5所示的唇160c相似。環狀唇的尺寸被設定為當裝配張緊裝置的時候，可容納離合器彈簧280下部的匝圈，從而在彈簧相對於持夾器260滑動之前防止離合器彈簧280的匝圈過度展開。
所述張緊裝置(和，特別是，後止擋裝置40、140或240)的運轉情況如下所述。在所述張緊裝置和皮帶的初次安裝過程中，一般使用穿過樞軸16的孔16b並旋入到發動機中的螺栓(圖未示)，把所述張緊裝置安裝到發動機上的適當位置，所述螺栓。如果張緊裝置有一個安裝夾子11，則所述樞臂20已經位於最小拉緊位置，以便於皮帶的安裝。否則，如果張緊裝置沒有安裝夾子(特別是在使用現場再安裝張緊裝置的過程中，沒有所述夾子的情況下)，安裝張緊裝置的人員必須把樞臂20移入或靠近最小皮帶拉緊位置，以把一個皮帶安裝到張緊裝置皮帶輪12上。這可以通過在樞臂20的六邊形孔23中插入一個通用扳手並向最小的皮帶拉緊位置轉動所述樞臂20而實現。如果在樞臂20和止動套管50、150或250之間有一些旋轉「遊隙」，且因為在軸向榫舌50a、150a或250a和設於樞臂20中的空腔21之間具有一些旋轉的間隙，安裝者可以感覺到的唯一初始轉動阻力來自於主彈簧18。當「遊隙」已拉緊時，安裝者還必須轉動止動套管50、150或250。因為止動套管50、150或250經由摩擦夾子70、170或270部分旋轉地固定在樞軸16上，安裝者還必須克服夾子70、170或270和樞軸16之間的摩擦產生的旋轉阻力。這一摩擦阻力設計得足夠大以抵抗由發動機的反向轉動所引起的皮帶感應力的轉矩，但是同時這一摩擦阻力足夠小，以允許安裝者向後轉動樞臂20。因此，因此安裝者始終可以把樞臂20移動到最小的皮帶拉緊位置，在此位置，皮帶被安裝在各種鏈輪和皮帶輪上。
在皮帶安裝到各種皮帶輪之後，必須允許樞臂20(進而皮帶輪12)向皮帶自由地樞轉，以提供適當的皮帶張力。如果張緊裝置帶有一個安裝夾子11，安裝者只是移除夾子11。如果臂和皮帶輪總成人力旋轉到最小拉緊位置，安裝者釋放工具(通用扳手)上的壓力並且允許主彈簧18使樞臂20(和皮帶輪12)向皮帶旋轉。一旦皮帶輪12穩定地靠在皮帶上，可以取去工具完成安裝過程。在兩種情況下任一情況下，因為後止擋裝置不對樞臂20向自由的臂位置的轉動產生任何明顯的阻力，所以主彈簧18能夠提供必要的臂向皮帶的運動(相應地，提供必要的皮帶張力)。
通常，張緊裝置有時候將會遇到這樣的運行條件皮帶輪上的皮帶負載增加，進而，在相反的方向上(也就是離開皮帶的方向上)在樞臂20上施加轉矩。兩種此類的運行條件是發動機正常的熱膨脹之後冷啟動以及發動機反向轉動。在這些例子的每一個中，如果存在任何旋轉「遊隙」，樞臂20將向後止擋裝置反向旋轉，直到在樞臂20中空腔21的相應端面接觸止動套管50、150或250的軸向延伸的榫舌50a、150a或250a；否則(也就是說，當所述軸向延伸的榫舌和所述空腔之間為緊配合時)，所述樞臂將不會相對於所述止動套管旋轉。隨後，因為樞臂將經由止動套管、彈簧離合器和持夾器而連接到摩擦夾子，這將防止樞臂20的反向旋轉(即轉動離開所述皮帶)，並且摩擦夾子提供足夠大的摩擦阻力限制此種反向轉動以避免跳齒，這時允許人力旋轉摩擦夾子，且因而使張緊裝置臂容易安裝或重新安裝。
在上述的具體實施例中，一個彈簧離合器提供所需的單向功能。然而，任何的已知單向裝置(比如單向滾柱離合器、棘輪與棘爪，等等)可用來把摩擦剎車和止動套管互相連接。同樣地，代替夾子，摩擦制動可以是藉助於摩擦產生制動力的任何已知構造。
可選擇地，如圖9所舉例說明的，代替摩擦制動裝置，所述張緊裝置可以使用一個液壓裝置構造，所述液壓裝置設計為可以產生足夠的阻力和足夠的保持動力，以防止後止擋裝置反向運動和因此臂離開皮帶的轉動(臂的此種轉動可發生跳齒)。此種液壓裝置可以是任何已知的液壓裝置或者，舉例來說，如正在審理中的專利申請09/547,108號公開的一種粘液耦合器總成(2000年4月11日申請，其公開的內容在此處參考引用)，仍然可以獲得本實用新型的各種特徵的優點。採用此種耦合器總成340，在一個構件381和一個第二構件396之間設置粘性材料370，所述構件381固定在樞軸16底部的外表面上，而所述第二構件396可以相對於構件381旋轉。(為例證的目的，所述第二構件396示出為單體構造，但是其可以是兩件式構造——上半部和下半部，如同上述參引的專利申請09/547,108種所列舉的構造。)當扭轉負荷突然施加到樞臂320上，並經由止動套管350和離合器彈簧380傳遞到第二構件396的時候，粘性材料370阻止第二構件396相對於構件381旋轉(由於它的粘度)，但是當扭轉的負荷逐漸地及/或連續地施加時，粘性材料370允許第二構件396相對於構件381旋轉。
比前述的止動套管短一些的止動套管350以與上述方式相似的方式連接到第二構件396。具體地，兩個元件之間的相互連接把它們軸向地鎖在一起，但是允許一個元件相對於另一個元件旋轉。正如上述各個實施例中的離合器彈簧將止動套筒抓緊於持夾器，離合器彈簧380以大體上相同的方式把止動套管350抓緊於第二構件396上。
通過在樞臂320和止動套管350之間設定旋轉「遊隙」，如以上所描述的(比如，通過將插入止動套管350的軸向榫舌350a的空腔321製造得比所述榫舌350a大)，液壓裝置所經受的振動量降低。這延長了所述液壓裝置的使用壽命。
在圖10和圖11中示出了本實用新型張緊裝置的又一個具體實施例。在此具體實施例中，所述「止動套管」450與張緊裝置樞臂420的延伸部分設計為一個整體。在此具體實施例中，離合器彈簧480有效地直接連接到張緊裝置樞臂420，離合器彈簧480的軸向榫舌482延伸進入張緊裝置樞臂420的空腔421中。(在一個可選擇的構造中，相應的，離合器彈簧480的底端能夠以適當的方式固定到「夾子套管」460。)如圖11中所更清楚舉例說明，摩擦制動裝置470設計為一個環繞樞軸16下部的圓筒，且去除了所述圓筒的一個扇區472。「夾子套管」460與摩擦制動裝置470的外表面同軸並相配合。夾子套管460帶有一個鍵462，所述鍵462從夾子套管460的內表面向內徑向延伸，並且裝配在摩擦制動裝置470移除的扇區472中。這樣，當夾子套管460已經旋轉足夠的度量，接觸到被去除扇區472的壁473、474並且施加足夠的力的時候。迫使摩擦剎車裝置470繞樞軸旋轉。
當然，可以理解，通過樞臂420經由離合器彈簧480傳遞轉矩到夾子套管460，而使夾子套管460相對於張緊裝置樞軸16旋轉。如果在「止動套管」450(本質上是張緊裝置臂420的一個延伸的中心)的周圍纏繞的匝圈的數量足夠多，及/或如果離合器彈簧如舉例所說明的帶有在空腔421中可靠地放置的軸向榫舌482，所述離合器彈簧480將會連續地跟隨張緊裝置的樞臂420運動。
然而，優選地，為使張緊裝置有微小的「自由行程」以允許張緊裝置臂420自由旋轉一定的量(對應於發動機的熱膨脹及/或對應於皮帶驅動的動態振動)。此種自由行程可能受到兩個因素中的一個或兩個的影響，對兩者都加以舉例說明。首先，通過將夾子套管460的鍵462製造得比去除的扇區472狹窄，而使樞臂420具有一定量的旋轉遊隙。此外，通過使離合器彈簧480的匝圈具有更大的直徑，如圖所示，所述總成內可以帶有一定的旋轉遊隙。這是因為一旦樞臂420開始轉動離合器彈簧480，在所述離合器彈簧能向夾子套管460產生任何主要的旋轉轉矩之前，離合器彈簧480的較大直徑的匝圈必須收縮到與其內的表面接觸。作為另一個可選方案(未圖示)，旋轉遊隙可以通過減少(或甚至完全取消)位於「止動套管」450(臂核心部)上的離合器彈簧的數量並形成一個如圓弧形的空腔421，以便張緊裝置臂420在迫使離合器彈簧跟隨臂轉動之前可以旋轉一定的量。
雖然，在上面描述並舉例說明的本實用新型具體實施例中，所述後止擋裝置通過後止擋裝置與樞軸16摩擦配合而阻止轉動，但是，所述張緊裝置也可能這樣構造後止擋裝置通過與一個位置固定的部分而不是與樞軸16摩擦配合來阻止轉動，所述位置固定的部分比如底板30或者甚至發動機本身(比如，在沒有設置底板的情況下)。這些具體實施例以及其他的具體實施例都被認為是在權利要求的範圍內。
權利要求1.一種皮帶張緊裝置，用於機動車輛發動機中，其包括一個樞軸；一個樞轉安裝在所述樞軸上的樞臂；一個旋轉地支承在所述樞臂上的皮帶輪；一個在皮帶張緊的方向上偏壓所述樞臂的彈簧；和一個後止擋裝置，其特徵在於，所述後止擋裝置包括一個單向離合器構件和一個摩擦制動構件，所述摩擦制動構件通過摩擦配合相對地固定到一個錨定部分上，並且所述錨定部分相對於所述機動車輛發動機固定，所述單向離合器構件運轉地安置在所述樞臂和所述摩擦制動構件之間，所述單向離合器構件的構造和位置設置為允許所述樞臂在所述的皮帶張緊方向上自由樞轉，並且阻止所述樞臂在與所述的皮帶張緊方向相反的方向上相對於所述摩擦制動構件樞轉。
2.如權利要求1所述的皮帶張緊裝置，其特徵在於所述摩擦制動構件設置為在與所述皮帶張緊方向相反的方向上人力樞轉所述樞臂的時候，至少部分地展開。
3.如權利要求1所述的皮帶張緊裝置，其特徵在於所述錨定部分包括所述樞軸上靠近後止擋裝置安裝部位的部分。
4.如權利要求1所述的皮帶張緊裝置，其特徵在於在所述樞臂和所述單向離合器構件之間設有一定的遊隙。
5.如權利要求4所述的皮帶張緊裝置，其特徵在於所述遊隙包含一個預先設定的旋轉分量，所述旋轉分量近似與由所述發動機的熱膨脹引起的樞臂運動的旋轉度數相同。
6.如權利要求4所述的皮帶張緊裝置，其特徵在於所述遊隙包括一個預先設定的旋轉分量，所述旋轉分量近似與由所述發動機的熱膨脹引起的樞臂運動的旋轉度數，及由所述樞臂的動態的、由發動機引起的振動所引起的樞臂運動的旋轉度數的組合相同。
7.如權利要求1所述的皮帶張緊裝置，其特徵在於所述摩擦制動構件包括一個摩擦夾子構件，所述單向離合器構件包括一對軸向對齊的旋轉構件，所述旋轉構件繞所述樞軸設置，其中之一與所述樞臂嚙合，另一個包括一個與所述摩擦夾子構件嚙合的持夾器，所述旋轉構件中的至少一個帶有一圓筒狀部分，及其中所述單向離合器構件進一步包括一個離合器彈簧，所述離合器彈簧的一端套在所述至少一個旋轉構件的圓筒狀部分上，而所述離合器彈簧的另一端連接到所述兩個旋轉構件中的另一個，由此，所述離合器彈簧允許所述旋轉構件在一個方向上彼此相對旋轉，而阻止所述旋轉構件在相反的方向上彼此相對旋轉。
8.如權利要求7所述的皮帶張緊裝置，其特徵在於所述持夾器包括一個上部的夾子套管構件和一個下部的底部套管構件，其中所述摩擦夾子構件位於所述上部的夾子套管構件和下部的底部套管構件之間。
9.如權利要求7所述的皮帶張緊裝置，其特徵在於所述離合器彈簧帶有一個榫舌，所述離合器彈簧通過該榫舌錨定到與所述樞臂嚙合的所述旋轉構件上。
10.如權利要求7所述的皮帶張緊裝置，其特徵在於所述離合器彈簧有一個榫舌，所述離合器彈簧通過此榫舌錨定到所述持夾器。
11.如權利要求7所述的皮帶張緊裝置，其特徵在於所述單向離合器構件的旋轉構件之一與所述樞臂製成一體。
12.如權利要求7所述的皮帶張緊裝置，其特徵在於所述一對旋轉構件彼此直接軸向互相連接。
13.如權利要求12所述的皮帶張緊裝置，其特徵在於所述單向離合器構件的旋轉構件中之一與所述樞臂製成一體。
14.一種皮帶張緊裝置，用於機動車輛發動機中，其包括一個樞軸；一個樞轉安裝在所述樞軸上的樞臂；一個旋轉地支承在所述樞臂上的皮帶輪；一個在皮帶張緊的方向上偏壓所述樞臂的彈簧；和一個後止擋裝置，其特徵在於，所述後止擋裝置包括一個臂嚙合部分、一個摩擦制動構件和一個單向離合器構件，通過允許所述單向離合器構件和所述摩擦制動構件之間的相對滑動，所述後止擋裝置可使所述樞臂在所述的皮帶張緊方向上自由樞轉，並且通過所述樞臂藉由所述臂嚙合部分的嚙合、所述摩擦制動構件與一個相對於所述發動機固定的錨定部位的摩擦嚙合、及所述摩擦制動構件與所述臂嚙合部分之間的單向離合器構件的互鎖作用，所述後止擋裝置阻止所述樞臂在與所述的皮帶張緊方向相反的方向上樞轉。
15.如權利要求14所述的皮帶張緊裝置，其特徵在於所述錨定部分包括所述樞軸上一個靠近後止擋裝置安裝部位的部分。
16.如權利要求14所述的皮帶張緊裝置，其特徵在於在所述樞臂和所述單向離合器構件之間設有一定的遊隙。
17.如權利要求14所述的皮帶張緊裝置，其特徵在於所述摩擦制動構件包括一個摩擦夾子構件，所述單向離合器構件包括一對軸向對齊、並繞所述樞軸設置的總體上為圓筒狀的構件，所述總體上為圓筒狀的構件其中一個與所述樞臂嚙合，另一個包括一個支承所述摩擦夾子構件的持夾器，及其中所述單向離合器構件包括一個離合器彈簧，所述離合器彈簧套在所述的一對總體上為圓筒狀的構件上，並且允許所述總體上為圓筒狀的構件在一個方向上彼此相對旋轉，而阻止所述總體上為圓筒狀的構件在相反方向上彼此相對旋轉。
18.如權利要求17所述的皮帶張緊裝置，其特徵在於所述持夾器包括一個上部的夾子套管構件和一個下部的底部套管構件，其中所述摩擦夾子構件位於所述上部夾子套管構件和下部的底部套管構件之間。
19.如權利要求17所述的皮帶張緊裝置，其特徵在於所述離合器彈簧連接到與所述樞臂嚙合的所述總體上為圓筒狀的構件上。
20.如權利要求17所述的皮帶張緊裝置，其特徵在於所述離合器彈簧連接到包括一個持夾器的所述總體上為圓筒狀的構件上。
21.如權利要求17所述的皮帶張緊裝置，其特徵在於所述的一對總體上為圓筒狀的構件彼此軸向直接地互相連接。
22.如權利要求17所述的皮帶張緊裝置，其特徵在於在所述樞臂和與所述樞臂嚙合的所述總體上為圓筒狀的構件的嚙合部分之間設有一定的遊隙。
23.一種皮帶張緊裝置，用於汽車中，其包括一安裝在發動機上的樞軸；一樞轉安裝在所述樞軸上的樞臂；一旋轉支承在所述樞臂上的皮帶輪；一構造與設置為在皮帶張緊的方向上偏壓所述樞臂的彈簧；和一後止擋裝置，其特徵在於，所述後止擋裝置運轉地設置在所述樞臂和一個相對於所述發動機固定的錨定部分之間，並且構造與設置為允許所述樞臂在所述的皮帶張緊方向上自由樞轉，並阻止所述樞臂在與所述的皮帶張緊方向相反的方向上樞轉，其中，所述樞臂和所述後止擋裝置配合設置為在兩者之間設定一個預先設定並有限的遊隙量；並且其中，所述後止擋裝置包括一對環繞所述樞軸設置的止動構件和一個單向離合器構件，其中所述的止動構件其中一個與所述樞臂嚙合，而另一個與所述的錨定部位連接，所述單向離合器構件包括一個套在所述的一對止動構件上的離合器彈簧，離合器彈簧允許所述止動構件在一個方向上彼此相對樞轉，而阻止所述止動構件在一個相反的方向上彼此相對樞轉。
24.如權利要求23所述的皮帶張緊裝置，其特徵在於所述止動構件中的另一個通過與所述錨定部分相嚙合的一個摩擦制動構件，與所述錨定部分連接。
25.如權利要求23所述的皮帶張緊裝置，其特徵在於所述止動構件中的另一個通過一個液壓裝置與所述錨定部分連接。
26.如權利要求25所述的皮帶張緊裝置，其特徵在於所述止動構件中的另一個通過粘性材料與所述錨定部分連接。
27.一種皮帶張緊裝置，用於汽車中，其包括一安裝在發動機上的樞軸；一樞轉安裝在所述樞軸上的樞臂；一旋轉支承在所述樞臂上的皮帶輪；一構造與設置為在皮帶張緊的方向上偏壓所述樞臂的彈簧；和一後止擋裝置，其特徵在於，所述後止擋裝置運轉地設置在所述樞臂和一個相對於所述發動機固定的錨定部分之間，並且構造與設置為允許所述樞臂在所述的皮帶張緊方向上自由樞轉，並阻止所述樞臂在與所述的皮帶張緊方向相反的方向上樞轉，所述後止擋裝置包括一對環繞所述樞軸設置的止動構件和一個單向離合器構件，所述的止動構件其中一個與所述樞臂嚙合，而另一個通過粘性材料連接到所述的錨定部分，所述單向離合器構件包括一個套在所述的一對止動構件上的離合器彈簧，離合器彈簧允許所述止動構件在一個方向上彼此相對樞轉，而阻止所述止動構件在一個相反的方向上彼此相對樞轉。
專利摘要本實用新型提供一種安裝容易、結構簡單的皮帶張緊裝置，其具有一後止擋裝置，該後止擋裝置包括軸向互鎖且可彼此相對旋轉的止動套管和持夾器。一離合器彈簧環套著並允許止動套管和持夾器在一個方向上相對轉動，但不允許其在相反的方向上相對轉動。利用摩擦限制反向轉動，其可以承受正常運轉條件下作用在樞臂上的轉矩，而不會發生皮帶跳齒。保持在持夾器中的一個夾子與樞軸摩擦配合。可用粘液耦合器代替摩擦夾子。
文檔編號F16H7/08GK2793345SQ20042005928
公開日2006年7月5日 申請日期2004年6月7日 優先權日2004年6月7日
發明者約瑪·J·萊特瓦拉, 傑克·斯諦普尼克, 馬萊克·弗蘭考斯基, 麥斯·K·利波維斯基, 理察·A·福雷斯特 申請人:利滕斯汽車公司