CN105179618A - 张紧装置及装配这种张紧装置的方法 - Google Patents

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Abstract

该张紧装置(2)，包括：接收器壳体(4)；杆臂(6)，其安装在所述接收器壳体上，并且可相对于所述接收器壳体围绕第一旋转轴线(X4)旋转；皮带轮(8)，其安装在所述杆臂上，并且可相对于所述杆臂围绕平行于所述第一旋转轴线的第二旋转轴线(X6)旋转；以及弹簧(14)，其安装在所述接收器壳体和杆臂之间，并且适于施加扭矩，用于使所述杆臂围绕所述第一旋转轴线旋转。所述接收器壳体(4)和所述杆臂(6)围绕所述第一旋转轴线(X4)旋拧在一起。所述弹簧(14)施加平行于所述第一轴线的轴向阻尼力(E14)于分别设置在所述接收器壳体(14)上和所述杆臂(6)上的配合的螺纹部(462、642)上。

Description

张紧装置及装配这种张紧装置的方法
技术领域
本发明涉及一种张紧装置，特别是用于发动机例如机动车的、非公路车辆比如拖拉机的、产生电力的发电机的、或海洋吊舱的内燃机的带张紧装置或链张紧装置。本发明还涉及一种装配这种张紧装置的方法。
背景技术
在机动车领域，公知的是，发动机通过由安装在发动机轴上的主皮带轮驱动的带来驱动各种附件，比如发电机、水泵、风扇等。该带围绕着分别连接到一些附件的皮带轮旋转。公知的是，带的张力必须被调整在一定水平，以便有效地驱动附件，同时保持带的令人满意的使用寿命。这是通过使用被提供用于保持带的张力在一定水平并且用于抑制由带的运动所产生的振动的带张紧装置来实现的。
US-A-5772549公开了一种带张紧装置，其中锥形套筒介于接收器壳体与属于皮带轮托架的轴颈之间。弹簧扭转工作，以便施加使皮带轮托架相对于接收器壳体旋转的扭矩。该弹簧还牵引工作，以便对着锥形套筒拉动轴颈。该弹簧的牵引力要求其终端线圈必须固定在一侧上的接收器壳体和另一侧上的皮带轮托架的相应凹部内。因此，这两个部分必须具有复杂的形状，以便容纳这些终端线圈，这使得它们难以铸造。此外，锥形套筒由塑料制成，阻尼力的质量和强度取决于几何形状以及套筒的表面粗糙度，而这些是难以精确控制的。
US-A-2006/0079360公开了一种带张紧装置，其中扭转弹簧用来施加扭矩，而带绳用来施加制动力。这两个弹簧必须联接在该装置内，这是很复杂的，特别是就其相应的机械特性来说。
US-A-2008/0280713公开了一种带张紧器，其中一系列碟形弹簧用来施加制动力，单独使用主弹簧用于在张紧臂上产生扭矩。这样的多个碟形弹簧很昂贵，并且它们必须在制造需要它们堆叠的带张紧装置的过程中小心地操作。因为碟形弹簧堆叠，所以该装置在轴向方向上很庞大。此外，由于主弹簧必须围绕碟形弹簧安装，所以该张紧装置在径向方向上也很庞大。
类似的问题可能发生在同样可以用于机动车发动机内的链张紧装置。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种张紧装置，其中单个弹簧用来施加扭矩于该装置的一个组成部件上并且产生阻尼力，而不依赖于锥形套筒，并且更好地控制由弹簧所施加的力。
为此，本发明涉及一种张紧装置，包括：接收器壳体；杆臂，其安装在所述接收器壳体上，并且可相对于所述接收器壳体围绕第一旋转轴线旋转；皮带轮，其安装在所述杆臂上，并且可相对于所述杆臂围绕平行于所述第一旋转轴线的第二旋转轴线旋转；以及弹簧，其安装在所述接收器壳体和杆臂之间，并且适于施加扭矩，用于使所述杆臂围绕所述第一旋转轴线旋转。根据本发明，所述接收器壳体和所述杆臂围绕所述第一旋转轴线旋拧在一起，而所述弹簧施加平行于所述第一轴线的轴向阻尼力于分别设置在所述接收器壳体上和所述杆臂上的配合的螺纹部上。
由所述弹簧施加的轴向阻尼力在配合的螺纹中产生摩擦，并且该摩擦产生阻尼效果。由于本发明，所述弹簧具有双重功能。弹簧施加弹性扭矩和阻尼力，该弹性扭矩允许相对于所述接收器壳体定位杆臂，该阻尼力允许阻尼产生于围绕皮带轮移动的带或链的运动的振动。只要没有锥形套筒和轴颈必须被互相排斥地拉动，则弹簧就不必牵引工作，以便接收器壳体和杆臂的几何形状可以相对简单，因为弹簧的终端线圈可能与这两个部件接触，而不接合在特定的凹部中。此外，由于相对于接收器壳体旋拧和/或拧开杆臂，所以可以调整由所述弹簧施加的扭矩以及轴向阻尼力的强度。这允许相对于环境调整张紧装置的工作条件。
根据本发明有利的但不是必须的其他方面，这种张紧装置可以包括以任何容许的配置所采取的一个或多个以下特征：
-所述轴向力是由所述弹簧施加的压缩力。
-所述弹簧的第一端部与在所述接收器壳体和所述杆臂之间所选择的第一部件是一体的，围绕所述第一旋转轴线旋转。
-在所述接收器壳体和所述杆臂之间所选择的第二部件设置有用于所述弹簧的第二端部的止动件。
-所述止动件允许在将所述杆臂旋拧在所述接收器壳体上时所述弹簧的第二端部越过其，并且在相对于所述接收器壳体拧开所述杆臂时止动件阻挡所述弹簧的第二端部。
-在相对于所述第一旋转轴线直辐射的方向上，所述止动件包括相对于所述第一旋转轴线倾斜的第一表面以及平行于所述第一旋转轴线的第二表面。
-所述螺纹部直接形成在所述接收器壳体上和所述杆臂上。可替代地，所述螺纹部中的至少一个形成在套筒上，该套筒沿着相对于所述第一旋转轴线的径向方向位于所述接收器壳体和所述杆臂之间。该套筒可以与所述接收器壳体是一体的，围绕所述第一旋转轴线旋转，并且具有朝向所述杆臂径向定向的螺纹部。可替代地，该套筒与所述杆臂是一体的，围绕所述第一旋转轴线旋转，并且具有朝向所述接收器壳体径向定向的螺纹部。该套筒可以由合成材料制成，优选地由PA66制成。
-所述接收器壳体和所述杆臂由铝或铝系合金制成。
本发明还涉及一种用于组装如上文所述的张紧装置的方法，该方法至少包括以下步骤：
-a)将所述弹簧安装在所述接收器壳体和所述杆臂之间，以及
-b)将所述杆臂和接收器壳体旋拧在一起。
有利地，所述弹簧的第一端部与在所述接收器壳体和杆臂之间所选择的第一部件是一体旋转的，且第二部件设置有用于所述弹簧的第二端部的止动件，而所述方法至少还包括以下步骤：
-c)将所述弹簧的第一端部与所述第一部件紧固，围绕所述第一旋转轴线旋转，以及
-d)在步骤b)之后，相对于所述接收器壳体拧开所述杆臂，并且使所述弹簧的第二端部抵接着所述止动件。
优选地，所述方法至少还包括步骤e)：在步骤d)之后，相对于所述接收器壳体进一步拧开所述杆臂，以便产生由所述接收器壳体和杆臂之间的弹簧所施加的扭矩，并且调整所述轴向阻尼力的数值。
附图说明
参照附图，根据下面的说明书，本发明及其优点将得到更好地理解，给出的实施例仅作为说明性示例，并不限制本发明的范围。在附图中：
-图1是根据本发明的带张紧装置的前视图；
-图2是沿着图1的线II-II的放大剖视图；
-图3是图1和2的带张紧装置的分解透视图；
-图4是图2上的细节IV的部分剖视图，其中省略了接收器壳体的中央部分和杆臂的中央部分，以便示出弹簧和齿的位置；以及
-图5是用于根据本发明第二实施例的张紧装置的类似于图2的剖视图。
具体实施方式
图1至4上所示的带张紧装置2包括接收器壳体4，其适于安装在机动车辆的未进一步所示的内燃机的曲轴箱上。带张紧装置2还包括杆臂6，其相对于接收器壳体4可枢转地安装成围绕由接收器壳体4所限定的第一旋转轴线X4。
接收器壳体可以通过任何已知的装置比如螺钉、螺栓或铆钉安装在曲轴箱上。
杆臂6配备有由合成材料制成的皮带轮8，其围绕由杆臂6限定且平行于轴线X4的第二旋转轴线X6自由转动。滚珠轴承10围绕杆臂6的圆筒形延伸部62支撑皮带轮8。滚珠轴承10包括围绕延伸部62安装的内圈102、径向安装在皮带轮8内的外圈104以及介于内外圈102、104之间的一系列滚珠106。螺钉12插入延伸部62的螺纹孔622内，并且推压内圈102抵靠着延伸部62的肩部624，其将圈102围绕延伸部62固定。皮带轮8配备有盖82，其在图1的方向上隐藏轴承10和螺钉12。
如图1和2上的假想线所示，带B可以围绕皮带轮8的外周表面84旋转，如对于带张紧装置来说众所周知。
皮带轮8相对于轴线X4的角位置影响带B的张力。该角位置由弹簧14所施加的扭矩T1确定，该弹簧属于带张紧装置2并且介于物件4和6之间。
更确切地说，接收器壳体4形成中心毂42、周边裙部44和中间裙部46，它们全都定心于轴线X4上。空的空间S4(沿径向相对于轴线X4)限定在裙部44和46之间，并且容纳弹簧14的第一部分。
另一方面，杆臂6包括中心轮毂64和周边裙部66，它们都定心于轴线X4上。空的空间S6(沿径向相对于轴线X4)限定在物件64和66之间，并且其容纳弹簧4的第二部分。
空间S4和S6是环形的，并且沿着平行于轴线X4的方向对准。它们具有相同的径向厚度。48表示空的空间S4的底表面，其是垂直于轴线X4并连接裙部44和46的环形表面。同样地，68表示空的空间66的底表面，其是环形的，垂直于轴线X4并连接轮毂64和裙部66。
弹簧14的第一终端线圈142被固定地连接到底表面68。例如，终端线圈142的自由端143锚固在杆臂6内，或者通过任何其他装置固定在该部件上。可替代地或结合地，线圈142可以焊接或粘接到表面68。因此，当杆臂4相对于接收器壳体4围绕轴线X4旋转时，弹簧4也围绕该轴线旋转。
144表示弹簧14的第二终端线圈，其相对着终端线圈142。146表示线圈144的自由端。
轮毂64的外形状是这样的，其由中间裙部46部分地包围。由弹性材料比如弹性体制成的衬套16装配在中间裙部46的自由端上，从而使弹簧14滑动抵靠着衬套16的某些外部肋162。衬套16的功能是为了避免弹簧14的高振幅的振动，这可能源于由带张紧单元2的环境的振动所产生的共振。
轮毂42设置有定心于轴线X4上的外周边螺纹部422。另一方面，轮毂64设置有同样定心于轴线X4上的内螺纹部642。螺纹部422和642的几何形状是这样的，它们合作，以使得通过相对于接收器壳体4围绕轴线X4旋转杆臂6，杆臂6可以旋拧在接收器壳体4上并且从该部件拧开。
如图4所示，斜齿50从表面48突出，使得其与弹簧14的线圈144相互作用。在相对于轴线X4直辐射的方向上，且如图4所示，齿50限定在滑动表面502和阻挡表面504之间。滑动表面502沿着相对于轴线X4倾斜的方向Δ502延伸。α表示方向Δ502和轴线X4之间的角度。角α的值包括在5°和85°之间，优选的是约30°。这个角度可以根据弹簧14的特性变化。阻挡表面504平行于轴线X4，从而垂直于表面48。
当将杆臂6旋拧在接收器壳体4上时，线圈144的端部146在图4的箭头A1的方向上沿着表面502滑动。因此，齿50允许端部146越过它。
另一方面，如果相对于接收器壳体4开始拧开杆臂6，则线圈144的端部146抵接着表面504，如箭头A2所示，其导致该端部146相对于接收器壳体4被阻止旋转。
在组装带张紧单元2时，接收器壳体4被准备在一侧上，杆臂6装配有物件8、10、12和14。然后，轮毂64对准在轴线X4上，并且将杆臂6旋拧在接收器壳体4上。这对由弹簧14施加在杆臂6上的扭矩没有影响，因为与表面68相对着的其自由端146在齿50上每360°滑动。换言之，弹簧14不被杆臂6在接收器壳体4上的旋拧动作扭曲。由于此旋拧运动，表面48和68接近在一起，这导致弹簧14的压缩。因此，弹簧14在物件4和6上施加压缩力E14，其平行于轴线X4(即是轴向的)并且趋向于在轴向方向上将这两部分分开。该力E14作用在螺纹部422和642上，直接说就是其大幅增加了这些螺纹部之间的摩擦力。
因此，力E14制动杆臂6围绕轴线X4旋转。换句话说，力E14对杆臂6围绕轴线X4的任何旋转运动具有阻尼效果。
为了设定由弹簧4施加的扭矩T1的值，并且一旦杆臂6已经被旋拧在接收器壳体4上，则就开始拧开杆臂6至端部146抵接着齿50的表面504的点。从该位置，进一步拧开杆臂6，这诱导弹簧14被扭曲和拧紧，因为其两个端部分别相对于杆臂6和相对于接收器壳体4被阻挡。因此，进一步拧开杆臂6允许调整扭矩T1的强度。此进一步拧开运动还调整力E14(其被降低)的强度，因为弹簧14在表面48和68之间的压缩因该拧开运动而减小。换句话说，相对于接收器壳体4拧开杆臂6允许同时并且在一次操作中调整扭矩T1的强度和轴向阻尼力E14的强度。
力E14是压缩力，因为其源于因将杆臂6旋拧在接收器壳体4上的弹簧14的压缩。由于弹簧14的终端线圈142和144在空间S4和S6内抵靠着表面48和68，所以不必提供特定的形状用于弹簧14与物件4、6之间的相互作用区。因此，可以通过铸造操作很容易地获得接收器壳体4和杆臂6。
轴向阻尼力E14对扭矩T2具有直接影响，该扭矩对于在旋拧方向上相对于接收器壳体4移动杆臂6很有必要。下列公式适用：
T2＝E14*(sin(β)+μ*cosinus(β))*D/2(公式1)
其中，β是螺纹部422和642的螺旋角，μ是部件4和6的材料之间的摩擦系数，D是平均螺纹直径。
螺旋角β由以下关系式涉及螺纹的间距P：
β＝arctg(P/(2π*D/2)).(公式2)
另一方面，在旋拧方向上相对于接收器壳体4使杆臂6旋转的必要的扭矩T3可以通过以下关系式来确定：
T3＝E14*(-sin(β)+μ*cosinus(β))*D/2(公式3)
扭矩T2和T3实际上是阻尼扭矩，其抵抗杆臂6围绕轴线X4的任何振动运动。因为公式(1)和(3)的关系，可以通过适当调整轴向力E14来精确地调整T2和T3的值。
在该第一实施例中，将螺纹部422和642直接加工在轮毂42和64上。
在图5所示的本发明第二实施例中，与第一实施例相等同的那些元件具有相同的附图标记。下面仅就与第一实施例的不同之处进行描述。
在该第二实施例中，合成的套筒18(沿径向相对于轴线X4)介于轮毂42和64之间。更确切地说，螺纹部642沿径向设置在轮毂64内部，如第一实施例。另一方面，套筒18被刚性地连接到轮毂42，例如通过粘接、力装配、夹紧或包覆成型，并且其设置在具有螺纹部182的其外周边表面上，该螺纹部作为第一实施例的螺纹部422工作。这允许精确地机械加工螺纹部182和642，特别是假如用于接收器壳体4的材料不容易加工的话。
例如套筒18可以由PA66制成。
根据本发明的未示出实施例，套筒18可以刚性地安装到轮毂64上并设置有内螺纹部，而螺纹设置在轮毂42的外周边表面上。
根据本发明的另一实施例，可以提供两个套筒，且分别被固定到轮毂42和64，每个套筒设置有相应的螺纹部。
在所有的实施例中，物件4和6由铝制成。可替代地，它们可以由铝系合金制成。然而，它们还可以由合成材料或钢制成。
还可以考虑对本发明进行其它修改。例如，与齿50相等同的若干齿可以围绕轴线X4分布在表面48上。不是被固定到杆臂6，弹簧14可被固定到接收器壳体4。在这种情况下，类似于齿50的一个或多个止动件形成在表面68上，以便与弹簧线圈142的自由端143相互作用。
在另一个变型中，角α等于90°，弹簧14的端部146因弹簧14的线圈形状跳过齿50。
已经在与带B结合使用的情况下对本发明进行了说明。然而，其还可以与链一起使用。
可以对上文所提到的各实施例及替代实施例进行组合，以产生本发明的新的实施例。

Claims (15)

1.一种张紧装置(2)，包括：
-接收器壳体(4)，
-杆臂(6)，其安装在所述接收器壳体上，并且可相对于所述接收器壳体围绕第一旋转轴线(X4)旋转，
-皮带轮(8)，其安装在所述杆臂上，并且可相对于所述杆臂围绕平行于所述第一旋转轴线的第二旋转轴线(X6)旋转，以及
-弹簧(14)，其安装在所述接收器壳体和杆臂之间，并且适于施加扭矩(T1)，用于使所述杆臂围绕所述第一旋转轴线旋转，
其特征在于：
-所述接收器壳体(4)和所述杆臂(6)围绕所述第一旋转轴线(X4)旋拧在一起，
-所述弹簧(14)施加平行于所述第一轴线的轴向阻尼力(E14)于分别设置在所述接收器壳体上和所述杆臂上的配合的螺纹部(462、642；182、642)上。
2.根据权利要求1所述的张紧装置，其特征在于，所述轴向力(E14)是由所述弹簧(14)施加的压缩力。
3.根据权利要求1所述的张紧装置，其特征在于，所述弹簧(14)的第一端部(142、143)与在所述接收器壳体(4)和所述杆臂(6)之间所选择的第一部件(6)是一体的，围绕所述第一旋转轴线(X4)旋转。
4.根据权利要求3所述的张紧装置，其特征在于，在所述接收器壳体(4)和所述杆臂(6)之间所选择的第二部件(4)设置有用于所述弹簧(14)的第二端部(146)的止动件(50)。
5.根据权利要求4所述的张紧装置，其特征在于，所述止动件(50)允许在将所述杆臂(6)旋拧在所述接收器壳体(4)上时所述弹簧(14)的第二端部(146)越过止动件(A1)，并且在相对于所述接收器壳体拧开所述杆臂时止动件(A2)阻挡所述弹簧的第二端部。
6.根据权利要求5所述的张紧装置，其特征在于，在相对于所述第一旋转轴线(X4)直辐射的方向上，所述止动件(50)包括相对于所述第一旋转轴线倾斜(α)的第一表面(502)以及平行于所述第一旋转轴线的第二表面(504)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的张紧装置，其特征在于，所述螺纹部(422；642)直接形成在所述接收器壳体(4)上和所述杆臂(6)上。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的张紧装置，其特征在于，所述螺纹部(182、642)中的至少一个(182)形成在套筒(18)上，该套筒沿着相对于所述第一旋转轴线(X4)的径向方向位于所述接收器壳体(4)和所述杆臂(6)之间。
9.根据权利要求8所述的张紧装置，其特征在于，所述套筒(18)与所述接收器壳体(4)是一体的，围绕所述第一旋转轴线(X4)旋转，并且具有朝向所述杆臂(6)径向定向的螺纹部(182)。
10.根据权利要求8所述的张紧装置，其特征在于，所述套筒(18)与所述杆臂(6)是一体的，围绕所述第一旋转轴线(X4)旋转，并且具有朝向所述接收器壳体(4)径向定向的螺纹部。
11.根据权利要求8所述的张紧装置，其特征在于，所述套筒(18)由合成材料制成，优选地由PA66制成。
12.根据权利要求1至6中任一项所述的张紧装置，其特征在于，所述接收器壳体(4)和所述杆臂(6)由铝或铝系合金制成。
13.一种用于组装根据前述权利要求中任一项所述的张紧装置(2)的方法，其特征在于，其至少包括以下步骤：
-a)将所述弹簧(14)安装在所述接收器壳体(4)和所述杆臂(6)之间，以及
-b)将所述杆臂和接收器壳体旋拧在一起。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，该张紧装置是根据权利要求4所述的张紧装置，所述方法至少还包括以下步骤：
-c)将所述弹簧(14)的第一端部(142)与所述第一部件(6)紧固，围绕所述第一旋转轴线(X4)旋转，以及
-d)在步骤b)之后，相对于所述接收器壳体(4)拧开所述杆臂(6)，并且使所述弹簧(14)的第二端部(146)抵接着所述止动件(50)。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，其至少还包括以下步骤：
-e)在步骤d)之后，相对于所述接收器壳体(4)进一步拧开所述杆臂(6)，以便产生由所述接收器壳体和杆臂之间的弹簧所施加的扭矩(T1)，并且调整所述轴向阻尼力(E14)的数值。
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