CN110230682A - 用于张紧或卷绕辊的皮带轮设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于皮带张紧或卷绕辊的皮带轮设备(1),包括:轴承(3)、安装在轴承上的皮带轮(2)、保护凸缘(4)和螺丝(5)。保护凸缘(4)包括轴向部分(40),该轴向部分(40)能够从用于将凸缘(4)定位在轴承(3)上的未变形的第一构造转到用于在轴向和径向上保持所述凸缘(4)的变形的第二构造。
Description
技术领域
本发明涉及用于张紧或卷绕辊的皮带轮设备的领域,其中所述辊被适配成与皮带(例如机动车辆内燃机驱动或分配皮带)配合。
背景技术
这种辊通常用于使皮带(/带)(belt)上的张力永久地保持在特定的范围或者用于局部地改变皮带所采用的(taken)路径。于是分别参考张紧辊或卷绕辊(tensionerrollers or winder rollers)。在卷绕辊中,皮带轮被安装成通过轴承在螺纹体螺丝上旋转,然后辊被直接或间接地固定于发动机缸体(engine block)或张紧辊设备的元件(例如铰接臂或偏心轮)。
所述轴承通常包括:固定的内圈,其具有供螺丝穿过的孔;旋转的外圈,皮带轮安装在所述外圈上;和至少一列滚动元件,其位于(两)圈之间。
该设备还配备有额外的保护凸缘,有助于保护设备免受污染或来自外部环境的凸出部(projections)。凸缘还用作螺丝的头部用的轴承垫圈。
皮带轮设备优选被运送到配备有它们的螺丝和它们的凸缘的原始设备制造商或马达制造商。于是希望该设备构成不能拆开且易于操作和运输的组件,而没有意外分开的风险,并且必须能够(在没有其它特别保护的情况下)通过简单地拧紧螺丝而安装。
由WO2007/085333A1和DE102011077019A1已知在螺丝的头部与轴承内圈之间设置凸缘。凸缘直接在轴向和径向上固定于轴承内圈并且包括内凸出部,以用于使螺丝轴向不动并防止其在运输期间掉出。
然而,用于皮带轮设备的轴承可以同样(equally)包括位于轴承的内圈与螺丝的主体之间的间隔件。该间隔件通常具有:安装在内圈的孔中的外表面、供凸缘抵靠的前表面、和容纳螺丝的主体的孔。
可能希望的是加强凸缘在设备中的轴向和径向保持(特别是在设备包括间隔件的情况下)。
发明内容
本发明的目的是解决(remedy)该缺点。
更具体地说,本发明的目的是提供一种皮带轮设备,其(能够)抵抗高水平的污染、特别经济、易于安装和固定、形成不能拆开的子组件、并且具有小的轴向和径向整体尺寸。
本发明涉及一种用于皮带(/带)(belt)张紧或卷绕辊的皮带轮设备(/带轮设备),包括皮带轮(/带轮)、轴承、保护凸缘和螺丝。
轴承具有:旋转的外圈,皮带轮安装在外圈上;和固定的内圈,所述(两)圈是同轴的并且轴承包括安装孔。
保护凸缘包括:大致径向部分,其抵靠(/支承抵靠)轴承的前表面;轴向部分,其从大致径向部分的内边缘延伸;和孔。
螺丝包括:主体,其被容纳在轴承的和凸缘的孔中,和螺丝头部,其位于所述主体的一端(/一个端部),所述头部支承抵靠凸缘的大致径向部分。
根据本发明,凸缘的轴向部分被构造成使得其能够从未变形的第一构造转到变形的第二构造。不可变形的第一构造对应于这样的轴向部分:轴向部分处于沿轴向或大致倾斜方向朝向设备的内部延伸的未变形的初始构造,轴向部分的外径严格小于轴承的安装孔的内径。变形的第二构造对应于这样的轴向部分:轴向部分朝向设备的外部径向变形,并且被容纳在设置在轴承的安装孔中的周向槽内。
根据本发明的其它有利但非必要的特征(这些特征是单独的或组合的):
-轴承是平滑轴承(/滑动轴承)(smooth bearing)。
-轴承是具有滚动元件的轴承,至少一列滚动元件在径向上设置在轴承的外圈与内圈之间。
-滚动元件为球。
-保持架保持滚动元件的周向间隔。
-垫圈设置在螺丝头部与凸缘的大致径向部分之间。
-轴承的内圈包括形成轴承的安装孔的孔。
-轴承包括位于内圈与螺丝的主体之间的环形间隔件,所述间隔件具有:外表面,其安装在内圈的孔中;前表面,凸缘的大致径向部分抵靠该前表面;和孔,其形成轴承的容纳螺丝的主体的安装孔。
-凸缘的大致径向部分包括:小直径的第一径向部分,其包括外边缘和形成凸缘的孔的内边缘;大直径的第二径向部分,其包括内边缘和外边缘;和中间部分,其连接所述第一径向部分的外边缘和所述第二径向部分的内边缘。
-中间部分为圆柱形。
-中间部分为截头(圆)锥形。
-大直径的第二径向部分的外边缘在皮带轮的紧邻处(immediate vicinity)延伸,以便形成狭窄(的)通道。
-凸缘包括用于螺丝的保持装置。
-保持装置包括至少一个切入凸缘的大致径向部分的舌片,所述舌片朝向螺丝的主体延伸。
-螺丝的主体包括平滑部分和螺纹部分。
-平滑部分在轴向上布置在螺丝头部与螺纹部分之间。
-平滑部分的外径严格小于螺纹部分的外径。
-舌片在螺丝的主体的平滑部分的紧邻处径向延伸或者与螺丝的主体的平滑部分接触地径向延伸。
-舌片包括可塑性变形的部分。
-轴向部分为环形。
-轴向部分是离散的,由多个轴向舌片形成。
-轴向部分在其自由端包括朝向设备的内部的径向缘部(radial rim)。
-在未变形的第一构造中,径向缘部的内径严格小于螺丝主体的外径。
-至少一个舌片从轴向部分的自由端沿螺丝的头部的方向轴向延伸,所述舌片相对于轴向部分的孔弯曲(bent against)。
-舌片的内径严格大于螺丝的主体的外径。
-在未变形的第一构造中,舌片具有轴向延伸超过凸缘的大致径向部分的自由端。
-在变形的第二构造中,螺丝的头部抵靠(/支承抵靠)所述自由端。
-在变形的第二构造中,至少一个舌片抵靠螺丝的平滑部分夹紧。
-皮带轮由金属制成,例如由钢制成。
-皮带轮由塑料材料制成,例如由聚酰胺(polyamide)制成。
-皮带轮通过将塑料材料包覆成型到轴承的外圈上而形成。
-凸缘由金属制成,例如由钢制成。
附图说明
通过研究借助于非限制性示例采用以及借助于附图示出的一些实施方式的详细说明,本发明将被更好地理解,在附图中:
-图1是根据第一实施方式的皮带轮设备处于未变形的第一构造的轴向截面图;
-图2是根据第一实施方式的皮带轮设备处于变形的第二构造的轴向截面图;
-图3是根据第一实施方式的皮带轮设备处于组装构造的轴向截面图;
-图4是图1中的皮带轮设备用的凸缘的前立体图;
-图5是根据第二实施方式的皮带轮设备处于未变形的第一构造的轴向截面图;
-图6是根据第二实施方式的皮带轮设备处于变形和组装的第二构造的轴向截面图;
-图7是根据第三实施方式的皮带轮设备处于未变形的第一构造的轴向截面图;
-图8是根据第三实施方式的皮带轮设备处于变形和组装的第二构造的轴向截面图;以及
-图9是图7中的皮带轮设备用的凸缘的后立体图。
具体实施方式
如能够在图1中看到的,用于皮带张紧或卷绕辊的皮带轮设备(整体标记为1)具有几何轴线X1并且包括:皮带轮(pulley)2,其被适配成与皮带(未示出)配合;轴承3;保护凸缘4;和螺丝5。
轴承3包括:固定的内圈6;旋转的外圈7;两列滚动元件8和9,这里采用球的形式,设置在所述(两)圈之间;以及保持架10和11,其分别保持滚动元件8和9的周向间隔。
有利的是,轴承3在各轴向侧包括环形密封件12、13,环形密封件12、13固定于外圈7以切断(/关闭)(shut off)存在于圈6、7之间且在内部容纳滚动元件8、9的径向空间。
内圈6和外圈7是同心的。在所示的实施方式中,(这两)圈是实心的(solid),也就是说,通过(利用)从金属管、杆、锻造部件或轧制坯料(rolled blanks)去除材料的机加工或铣削而得到。
内圈6包括:孔14;外圆柱(形)表面15,其包括滚动轨道,该滚动轨道在轴向截面中具有适于滚动元件8、9的凹入内轮廓;和两个前表面16、17。
外圈7包括:圆柱(形)孔18,其包括滚动轨道,该滚动轨道在轴向截面中具有适于滚动元件8、9的凹入内轮廓;外圆柱(形)表面19,皮带轮2安装在该外圆柱表面19上;和两个前表面20、21,
作为另一种选择,轴承可以包括布置在内圈与外圈之间的不同数量的列的滚动元件,例如单列滚动元件。
作为另一种选择,轴承可以包括其它型式的滚动元件,例如圆锥滚子、滚针滚子或圆锥滚子。作为另一种选择,轴承可以是滑动轴承(smooth bearing)。
在图1所示的实施方式中,轴承3还包括间隔件(spacer)22。间隔件22是环形的并且具有:安装在内圈6的孔14中的外表面23;形成轴承3的安装孔的孔24;和两个前表面25、26。
间隔件22在轴向上轴向地延伸出轴承3外,朝向皮带轮设备1意在安装于的支撑件。有利的是,间隔件22包括径向缘部(rim)27,轴承3的内圈6的前表面16可以支承抵靠该径向缘部27。在与内圈6接合的该轴承相反的轴向侧,径向缘部27包括用于支承抵靠设备1的支撑件的表面。该间隔件22允许调节皮带轮设备1与其支撑件之间的间隔以适应应用。
作为另一种选择,轴承3不包括任何间隔件,内圈6的孔14形成轴承3的安装孔。
皮带轮2包括意在用于与皮带配合的圆柱(形)外表面28和紧固于外圈7的内表面29。皮带轮具有大致管状形状并以中心轴线X1为中心。
有利的是,皮带轮2可以由塑料材料制成,优选由聚酰胺制成,例如由PA6或PA66制成。有利的是,皮带轮2可以通过将塑料材料包覆成型(overmoulding)到轴承3的外圈7上而形成。其结果是在这些部件之间(产生)优异的内聚力(cohesion)。作为另一种选择,皮带轮2可以由金属制成,例如由钢制成,并且紧密地配合到外圈7的圆柱形外表面19上。同样,皮带轮2可以具有根据应用要求优化的其它形状。
螺丝5包括主体30和位于所述主体30的一端处的头部31。主体30包括螺纹部分32和位于螺纹部分32与头部31之间的平滑部分33。主体30被容纳在轴承3的安装孔中,这里是间隔件22的孔24。
保护凸缘4包括大致径向部分34,大致径向部分34具有:小直径的第一径向部分35,其具有外边缘和形成凸缘4的孔36的内边缘;较大直径的第二径向部分37,其具有内边缘和外边缘;和圆柱(形)中间部分38,其连接第一径向部分35的外边缘和第二径向部分37的内边缘。作为另一种选择,中间部分38可以为截头圆锥形(frustoconical)。
较大直径的第二径向部分37的外边缘在皮带轮2的紧邻处(immediate vicinity)延伸,以便形成狭窄通道,所述狭窄通道减小了外部污染(物)侵入轴承3附近(更具体地说,滚动元件8、9、内圈6与外圈7之间的轴承表面附近)的风险。当然,密封件12、13参与该密封并进一步减小了不希望的进入的风险,凸缘4在高度污染的环境中形成第一阻碍件(barrier)。
第一径向部分35抵靠(/支承抵靠)(bear against)内圈6的前表面17和间隔件22的前表面26(所述前表面位于缘部27的相对位置,因而位于设备1意在安装于的支撑件的相对位置)。
螺丝5的头部31具有支承抵靠凸缘4的第一径向部分35的相对平面表面(relatively plane surface),第一径向部分35在轴向上楔入在螺丝5的头部31与轴承3的内圈6之间。在一变型中(未示出),可以在螺丝头部与凸缘的大致径向部分之间布置垫圈。
在图1至图4所示的实施方式中,凸缘4的大致径向部分34包括切入所述部分34的两个舌片(tongues)39。
舌片39彼此径向相对并且相同。作为另一种选择,凸缘4可以包括单个舌片或多于两个舌片。
舌片39中的每一个均朝向螺丝5的主体30延伸。各舌片均具有内自由端(/内侧自由端),该内自由端具有形成了凸缘4的孔36的一部分的孔。
在本实施方式中,内自由端为截头圆锥形,并且总体上沿轴向朝向螺丝5的头部31延伸。因此,舌片39能够从图1和图2所示的自由状态转到(pass to)图3所示的变形状态。在该变形状态下,轴向力被沿螺丝5的插入方向施加到螺丝5。该力使得头部31在舌片39的端部施加轴向力并进而使它们变形直到它们完全压靠(crushed against)间隔件22的前表面26为止。如果有必要的话,所述力可以经由螺丝头部与凸缘之间的垫圈施加。于是舌片39完全径向地延伸(/伸展)。各舌片39的端部在轴向上的范围(extent)移动到径向,这增大了各舌片39的径向长度。于是舌片39的内自由端紧邻螺丝5的主体30或者与螺丝5的主体30接触。
有利的是,螺丝5被构造成使得舌片39朝向主体30的平滑部分(/光滑部分)33延伸。这防止了与螺纹接触的所有风险。
因此,螺丝5被凸缘4的舌片39轴向地和径向地保持。根据另一种选择(未示出),舌片可以具有另一型式的可变形部件,例如凸台(bosses)。图1至图4提供了具有用于保持螺丝的舌片的凸缘,但是凸缘4可以包括其它用于保持螺丝5的装置,在说明书的其余部分中给出示例。
凸缘4还包括从第一径向部分35的内边缘沿轴向延伸的轴向部分40。轴向部分40被容纳在和紧固于轴承3的安装孔24中的周向槽41内。在本实施方式中,轴向部分40是环形的。在另一变型(未示出)中,轴向部分可以是离散的并且由多个轴向舌片形成。
根据本发明,轴向部分40被构造成使得其能够从图1所示的未变形的第一构造转到图2和图3所示的变形的第二构造。
根据本发明的第一实施方式,在图1和图4所示的未变形的第一构造中,轴向部分40处于未变形的初始构造,其沿大致倾斜方向朝向设备的内部延伸,轴向部分40的外径严格小于轴承3的安装孔24的内径。作为另一种选择,轴向部分可以在孔24中仅沿轴向延伸。
由于该第一构造,凸缘4可以被容易地定位在轴承3上,凸缘的轴向部分40在没有力的情况下被容纳在间隔件22的孔24中,直到大致径向部分34支承抵靠内圈6的和轴承3的间隔件22的前表面17、26为止。
根据本发明的第一实施方式,在图2所示的变形的第二构造中,轴向部分40已朝向设备1的外部径向变形,以使得被容纳在设置在间隔件22的孔24中的周向槽41内。轴向部分40的径向变形可以通过(在凸缘4已被定位在轴承3上后(once))插入凸缘4的孔36中的外部工具产生,所述工具具有能够径向扩大的端部,因此将径向部分40压到槽41内。作为另一种选择,轴向部分40可以通过插入螺丝5的主体30而径向向外变形。
根据本发明的一个变型(未示出),在轴承不包括任何间隔件22的情况下,周向槽41可以设置在内圈6的孔14中。
根据本发明的第一实施方式,在图3所示的变形和组装的第二构造中,螺丝5已被对应地插入凸缘4和轴承3的孔36、24中,直到螺丝5的头部31抵靠(/支承抵靠)(bearagainst)凸缘4的大致径向部分34为止,更具体地说,(是)在舌片39变形之后,以提供所述螺丝的径向和轴向保持。
凸缘4提供了螺丝5的定心,这一方面保证了螺丝5、另一方面保证了皮带轮2和轴承3的同轴关系,这可以有利于将螺丝5螺接到出于此目的设置有螺纹孔的支撑件上。
由于本发明,其结果是皮带轮设备1形成了由皮带轮2、带有间隔件的轴承3、凸缘4和螺丝5构成的不能拆卸的组件。这种设备能够容易地操作、运输然后安装在组装线上,而没有损失零件的风险,然后通过将螺丝螺接到(/拧入)出于此目的设置的螺纹孔内而安装在支撑件上,而无需其它特别的准备。
凸缘4可以通过切割和压制金属(例如钢)板坯(sheet blank)而经济地制成。
如能够在图3中看到的,螺丝5的头部31与限定出皮带轮2的整体外部尺寸的径向平面齐平。因此,螺丝5和凸缘4不会增大组件的整体尺寸,所述整体尺寸保持(/仍然)(remaining)由设备1外侧的皮带轮2限定。
根据图5和图6所示的本发明的第二实施方式,其中相同的元件保持相同的附图标记,轴向部分40在其自由端设置有朝向设备1的内部的径向缘部(rim)42。
在图5所示的未变形的第一构造中,径向缘部42的内径严格大于螺丝5的主体30的外径。当螺丝5插入凸缘4的孔36中时,主体30的自由端抵靠所述缘部42。
在图6所示的变形的第二构造中,通过螺丝5向径向缘部42施加轴向力,以使得使其沿螺丝5的插入方向轴向变形,并借助于弯头连接(elbow connection)使得使轴向部分40径向向外变形。然后轴向部分40被容纳在周向槽41中,螺丝5的主体30在由变形的径向缘部42形成的孔内延伸。如此凸缘4被紧固于轴承3的安装孔24。有利的是,径向缘部42可以用作用于(在)轴向和径向(上)保持螺丝5的装置。作为另一种选择,缘部42和轴向部分40的这种变形可以通过(在凸缘4已被定位在轴承3上后)放置在孔36中的外部工具产生。
以一个可选择的方式(未示出),螺丝5的主体30的平滑部分33的外径可以严格小于螺纹部分32的外径,以使得形成容纳轴向部分40的缘部42的环形槽。这种布置使得能够改善螺丝的轴向保持。
在图7至图9所示的本发明的第三实施方式中,两个舌片43从轴向部分40的自由端沿螺丝5的头部31的方向轴向延伸。舌片43中的每一者相对于(/对着)轴向部分40的孔36弯曲(bent against)。舌片43中的每一者的内径严格大于螺丝5的主体30的外径,以使得允许螺丝5无接触地插入。
舌片43彼此径向相对且相同。作为另一种选择,凸缘4可包括单个舌片,或者多于两个舌片。
在图7和图9所示的未变形的第一构造中,舌片中的每一者具有轴向延伸超过凸缘4的第一径向部分35的自由端44。
在图8所示的变形和组装的第二构造中,螺丝5的头部31支承抵靠舌片43的凸出(的)自由端44。通过螺丝5向凸出的自由端44施加轴向力,以使得使它们沿螺丝5的插入方向轴向变形,并且通过弯头和弯曲连接(elbow and bend connection),使轴向部分40径向向外变形。然后轴向部分40被容纳在周向槽41中,螺丝5的主体30在由可变形的舌片43形成的孔中延伸。因此,凸缘4被紧固于轴承3的安装孔24。有利的是舌片43可以被构造成使得抓紧(grip)螺丝5的平滑部分33,以便在其变形和组装安装或第二构造中提供螺丝5的径向和轴向保持。作为另一种选择,舌片43和轴向部分40的这种变形可以通过在凸缘4被定位在轴承3上后(once)在所述舌片43上推动的外部工具产生。
此外,各种实施方式的技术特征可以是全部彼此组合以及仅它们中的一些彼此组合。因此皮带轮设备可以在成本、性能和使用简便性方面进行适配调整。
Claims (11)
1.一种用于皮带张紧或卷绕辊的皮带轮设备(1),包括:
-皮带轮(2),
-轴承(3),其具有:旋转的外圈(7),所述外圈(7)上安装有所述皮带轮(2);和固定的内圈(6),所述圈是同轴的并且所述轴承(3)包括安装孔(24),
-保护凸缘(4),所述保护凸缘(4)具有:大致径向部分(34),其抵靠所述轴承(3)的前表面(17);轴向部分(40),其从所述大致径向部分(34)的内边缘延伸;和孔(36),
-螺丝(5),所述螺丝(5)具有:主体(30),其被容纳在所述轴承(3)和所述凸缘(4)的孔(24、36)中;和螺丝头部(31),其位于所述主体(30)的一端,所述头部(31)抵靠所述凸缘(4)的大致径向部分(34),
其特征在于,所述凸缘(4)的轴向部分(40)被构造成使得其能够从未变形的第一构造转到变形的第二构造,在所述构造中,不可变形的第一构造对应于这样的轴向部分(40):轴向部分(40)处于沿轴向或大致倾斜方向朝向所述设备(1)的内部延伸的未变形的初始构造,所述轴向部分(40)的外径严格小于所述轴承(3)的安装孔(24)的内径;变形的第二构造对应于这样的轴向部分(40):轴向部分(40)朝向所述设备(1)的外部径向变形,并且被容纳在设置在所述轴承(3)的安装孔(24)中的周向槽(41)内。
2.根据权利要求1所述的皮带轮设备,其特征在于,所述轴承(3)的内圈(6)包括形成所述轴承(3)的安装孔的孔(14)。
3.根据权利要求1所述的皮带轮设备,其特征在于,所述轴承(3)包括位于所述内圈(6)与所述螺丝(5)的主体(30)之间的环形间隔件(22),所述间隔件具有:外表面(23),其安装在所述内圈(6)的孔(14)中;前表面(26),所述凸缘(4)的大致径向部分(34)抵靠该前表面(26);和孔(24),其形成所述轴承(3)的容纳所述螺丝(5)的主体(30)的安装孔。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的皮带轮设备,其特征在于,所述凸缘(4)包括用于所述螺丝(5)的保持装置(39;42;43)。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的皮带轮设备,其特征在于,所述轴向部分(40)在其自由端包括朝向所述设备(1)的内部的径向缘部(42),使得在未变形的第一构造中,所述径向缘部(42)的内径严格小于所述螺丝(5)的主体(30)的外径。
6.根据权利要求1至4中的任一项所述的皮带轮设备,其特征在于,至少一个舌片(43)从所述轴向部分(40)的自由端沿所述螺丝(5)的头部(31)的方向轴向延伸,所述舌片(43)相对于所述轴向部分(40)的孔(36)弯曲。
7.根据权利要求6所述的皮带轮设备,其特征在于,所述至少一个舌片(43)的内径严格大于所述螺丝(5)的主体(30)的外径。
8.根据权利要求6或7所述的皮带轮设备,其特征在于,在未变形的第一构造中,所述至少一个舌片(43)具有轴向延伸超过所述凸缘(4)的大致径向部分(35)的自由端(44)。
9.根据权利要求8所述的皮带轮设备,其特征在于,在变形的第二构造中,所述螺丝(5)的头部(31)抵靠所述自由端(44)。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的皮带轮设备,其特征在于,所述螺丝(5)的主体(30)包括平滑部分(33)和螺纹部分(32),所述平滑部分(33)在轴向上布置在所述螺丝头部(31)与所述螺纹部分(32)之间。
11.根据权利要求10和权利要求6至9中的任一项所述的皮带轮设备,其特征在于,在变形的第二构造中,所述至少一个舌片(43)被抵靠所述螺丝(5)的平滑部分(33)夹紧。
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