CN1196872C - 张紧器的推进力给予装置的设计方法 - Google Patents

Abstract

一种张紧器推力给予装置，其中前端接合于被推进组件的同时、具有螺纹的推压件支承于外壳，在具有与上述螺纹螺旋连接的螺纹部的回转轴的后部和上述外壳之间，安装有一边负担施加在该回转轴的推进反力、一边支承该回转轴的轴承构件，在上述外壳和回转轴之间，设置弹簧，通过上述张紧器在张紧方向推压环形传动带，给该环形传动带提供张力，在将由上述弹簧的弹压产生的、作为上述推压件突出的力的推力和在对该推压件施加一定的荷重的状态下、克服上述弹簧的弹压，为使该推压件以一定速度退入的、让上述回转轴回转的必需的返回转矩作为变量的2维图上，在兼顾上述张紧器和环形传动带的任何一方或者两者可以承受的磨损许可限度与上述环形传动带回送时产生的声音的噪音许可限度的并存范围内，设定上述的推力和返回转矩。

Description

张紧器的推进力给予装置的设计方法

技术领域

本发明涉及例如用于为内燃机构的凸轮链等的环形传动带提供张力的张紧器的推进力给予装置的设计方法，特别是涉及进给丝杆式的推进力给予装置。

背景技术

近年来，随着对品质感高的内燃机构的需要，开始需求噪音低和震动小的内燃机构。另一方面，由于内燃机构的高速化，也要求提高其耐久性。

一般要提高凸轮链耐久性的情况，虽然可以采用减小张紧器产生的凸轮链的张力，但是由于凸轮链的张力低下，会有因此增加凸轮链回送声音倾向的问题。因此，需要一种能够兼顾提高耐磨损性和静音两方面的装置。

日本特开2001-82557号公报记载了这样一种发明：在用于提供凸轮链适当张力的张紧器的推进力给予装置内，作为不依靠油压、构造简单、动作可靠的推进力给予装置的进给丝杆式推进力给予装置。

在上述进给丝杆式推进力给予装置中，与推压件螺旋结合的回转轴的基端部通过轴承构件可回转地支承于外壳上，设置弹簧使其在使上述推压件经常突出的方向弹压，由于该弹簧的弹压力，上述推压件突出，由张紧器提供给凸轮链所需的张力。

在上述特开2001-82557号公报记载的发明中，为了防止上述回转轴的基端面和内周面的拐角部与轴承构件的端面和外周面的角部的任一方或者双方在长时间的使用中磨损、接触部分的半径变小、与凸轮链相对的推压件的推压力变小，可以相对与和上述轴承部件的中心线垂直的平面，使该轴承构件的基端面倾斜所需角度，提高耐久性。

为了降低内燃机构运转时产生的凸轮链的回送音，对弹压回转轴的弹簧的弹性常数和弹簧的预张力进行管理。

但是，为了大幅度地降低凸轮链的噪音水平，要增大张紧器的推力给予装置的推力，这样，增加凸轮链的张力时，来源于推进力给予装置的推回力显著地增大，促进了凸轮链和张紧器的磨损，在短时间内，凸轮链的张力反而变小，有损静音。

发明内容

本发明的目的是提供一种张紧器的推进力给予装置的设计方法。

本发明者着眼于：凸轮链的回送时的声音和凸轮链等的耐久性不仅仅与作用于推进力给予装置的张紧器的推力有关、还与推进力给予装置的推压件被压回时的阻力有关这一点。因此，具有如下构想：将此阻力作为返回转矩数值化，在将此返回转矩和推力作为变量的2维图上，在兼顾上述磨损许可限度与噪音许可限度的并存范围内，设定上述返回转矩和推力。

上述的推力，定义为由上述弹簧的弹压使推压件突出的力，上述的返回转矩，定义为在反抗推进力给予装置的推力方向上、承担一定的负荷，克服弹簧的弹压力和摩擦力，以一定的回转数使回转轴反向回转所必需的转矩。

本发明的一种张紧器推力给予装置的设计方法，其中：前端接合于张紧器的同时、具有螺纹的推压件，在其轴线的周围不回转、沿轴线的方向可移动地支承于外壳，在具有与上述螺纹螺旋接合的螺纹部的回转轴的后部和上述外壳之间，安装有一边负担施加在该回转轴的推进反力、一边在其轴线周围可回转地支承该回转轴的轴承构件，在上述外壳和回转轴之间，设置在使上述推压件前进方向弹压的弹簧，通过上述张紧器在张紧方向推压环形传动带，给该环形传动带提供张力，其特征在于：在将由上述弹簧的弹压产生的使上述推压件突出的力作为推力，和在对该推压件施加一定的荷重的状态下，克服上述弹簧的弹压力和摩擦力，为使该推压件以一定速度退入，在使上述回转轴回转的必需的返回转矩作为变量，使磨损许可限度和噪音许可限度2维图化，在此基础上设定上述的推力和返回转矩，决定所述推进力给予装置的诸元素。

本发明，就是基于这样的构想的发明，本发明的第一方面的张紧器的推进力给予装置，前端接合于张紧器的同时、后部具有螺纹的推压件(pressing body)，不能在其轴线的周围回转地、沿轴线的方向可移动地支承于外壳上，在具有与上述螺纹螺旋连接的螺纹部的回转轴的后部和上述外壳之间，安装有一边负担施加在该回转轴的推进反力，一边在其轴线周围可回转支承该回转轴的轴承构件，在上述外壳和回转轴之间，设置在使上述推压件前进方向弹压的弹簧，通过上述张紧器在张紧方向推压环形传动带，提供张力给该环形传动带，在将由上述弹簧的弹压产生的，作为上述推压件突出的力的推力和在对该推压件施加一定的荷重的状态下，克服上述弹簧的弹压力和摩擦力，为使该推压件以一定速度退入，让上述回转轴回转所必需的返回转矩作为变量的2维图上，在兼顾上述张紧器和环形传动带的任何一方或者两者可以承受的磨损的许可限度与上述环形传动带回送时产生的声音的噪音许可限度的并存范围内，设定上述的推力和返回转矩。

本发明的第1方面如上所述构成，因此，在变换上述张紧器的推进力给予装置的螺纹升角、回转轴以及轴承构件间的有效摩擦直径、弹簧的弹性常数中任一项或者两项以上的同时，可改变弹簧的预张力等，在兼顾上述张紧器和环形传动带的任一项或者两者可以承受的磨损许可限度以及在上述环形传动带回送时产生的声音的噪音许可限度的并存范围内，设定上述的推力和返回转矩，使环形传动带发出的声音和环形传送带以及张紧器的耐久性处于最合适的水平。

另外，按照本发明的第2方面的构成，可提供一种推进力给予装置。此推进力给予装置将上述推压件形成为内周面具有内螺纹的筒状，将上述回转轴的外周面形成外螺纹。

另外，按照本发明的第3方面构造，可以对本发明的第1方面的推力给予装置进行检查。

再有，按照本发明的第4方面的构造，可将本发明的第1方面的推进力给予装置应用在内燃机构的凸轮链张紧器的提升器。

另外，按照本发明的第5方面的构造，本发明的第3方面的推进力给予装置的检查方法也可适用于内燃机构的凸轮链张紧器的提升器的检查方法。

另外，按照本发明的第6方面的构成，可确实地进行上述推进力给予装置的推力和返回转矩的设定。

再有，按照本发明的第7方面的构造，可有效地将上述推进力给予装置的推力加于张紧器。

另外，按照本发明的第8方面的构造，可保持上述轴承构件的耐磨性和耐变形性。

另外，按照本发明的第9方面的构造，可降低使上述回转轴反向回转的必需的转矩，并且在不改变规定的回转轴端面直径和螺纹升角的情况下，扩大兼顾磨损许可限度和噪音许可限度的并存相容范围。

另外，按照发明的第10方面的构造，可缓冲相对于从上述推压件施加到环形传动带的推力的推回力的激烈的变动，并且提高环形传送带和推进力给予装置的耐久性。

附图说明

图1为搭载有本发明的具有张紧器的推进力给予装置的内燃机构的机动二轮车的右侧面图。

图2为将图1所示的内燃机构的主要部分纵向切开的侧面图。

图3为将本发明的张紧器推进力给予装置的一实施形式纵向截断的纵向截面侧面图。

图4为图示本发明的推进力给予装置的一实施形式的检查方法的纵向截面侧面图。

图5为以推进力给予装置的推力N和返回转矩T为变量的2维图。

具体实施方式

以下，对应用本发明的图示实施形式进行说明。

图1所示的搭载于机动二轮车的内燃机1，是排气量为800cc的DOHC(双顶盖凸轮轴)式的V型4气缸4冲程内燃机。该内燃机1的本体，如图2所示，由该气缸体2，配置于该气缸体2的V状上部的气缸盖3，配置在上述气缸体2下方的曲轴箱4构成。这些气缸体2、气缸盖3和曲轴箱4通过与图中没有示出的螺栓或者双头螺栓的螺旋结合的螺帽，相互结合为一体，在上述气缸盖3的上方，与气缸盖罩5结合为一体。

另外，在气缸体2和曲轴箱4的接合面，自由回转地支承曲轴6，自如滑动地安装在气缸盖3形成的、图中没有示出的气缸孔的活塞(图中未示出)，该活塞同上述曲轴6通过图中未示出的连杆连接，伴随着由在上述气缸的燃烧室内产生的燃烧气体往复驱动的上述活塞，曲轴6也被回转驱动。

另外，在气缸盖3同气缸盖罩5的接合面，自由回转地支承两根凸轮轴7，该凸轮轴7的一端分别一体安装着从动链轮8，一体设置于上述曲轴6一端的主动链轮9和上述从动链轮8由环形凸轮链10(也可用齿形带)连接，当曲轴6回转时，凸轮轴7以曲轴6回转速度的1/2进行回转驱动。

另外，在气缸盖3，形成了与上述燃烧室连通的图中未示出的吸气通路和排气通路，为了连通或者断开该燃烧室同吸气通路或该燃烧室同排气通路，设置有图中未示出的吸气阀和排气阀，该吸气阀和排气阀通过图中未示出的摇臂或者阀挺杆与凸轮轴7的凸轮(图中未示出)连接，对应于凸轮轴7的回转，曲轴6进行两次回转，凸轮轴7进行一次回转，其间形成了在所需时刻(正时)上述吸气阀和排气阀的开闭驱动。

另外，与曲轴6邻接的张紧器11的基端11a在气缸体2可自如摇动地被枢轴支承，张紧器11的链式滑履(chain shoe)11b在曲轴6的主动链轮9和凸轮轴7的从动链轮8之间与凸轮链连接，在靠近张紧器11前端部的位置，推进力给予装置20安装于气缸盖3上，在其相反侧，链式导向部12添接于凸轮链10，上述推进力给予装置20的推力加在张紧器11的背部11c，凸轮链10如后面所述，以适当的张力张紧。

下面，说明推进力给予装置20的构造。

在推进力给予装置20，在铝制外壳21形成收纳孔22，同时，在其底部，同心状地形成了比收纳孔直径小的装配孔23，另外，在其底方向还同心状地形成了比装配孔23直径小的螺纹孔24。在上述装配孔23，一体地安装着由底部开孔的超硬度碳素工具钢特别是SK材料制成的有底圆筒状的轴承构件25。螺纹孔24这样形成：如后面所述，在止挡件40的回转操作终了，推进力给予装置20的推压件30突出，凸轮链10处于以适当的张紧力工作的状态之后，图中未示出的螺钉与螺纹孔24螺旋接合，使螺纹孔24密闭。

另外，在轴承构件25，可自由回转地安装着回转轴26的基端圆柱部27，在该回转轴26的前端部，形成了比后述推压件30突出或者后退行程稍长的外螺纹28。在基端圆柱部27，形成了从基端面以规定的深度和宽度指向直径方向的沟29。

另外，推压件30，由基端筒状部31、在其前端通过销32a一体安装的前端构件32、在该前端构件32通过弹性体33a一体安装的接合体33构成，在上述基端筒状部31的基端部，形成了上述外螺纹28的约1/4以上或者螺纹的2个螺距以上长度的内螺纹34，该内螺纹34与上述外螺纹28螺旋接合。在基端筒状部31的外周面，形成了在圆柱面的外两侧方相互平行的平坦面，由后面记为盖36的孔36a的平行部和基端筒状部的平坦面，阻止推压件30的回转。

另外，在回转轴26的基端圆柱部27可动地安装着导向筒35，在该导向筒35可自由滑动地装入推压件30的基端筒状部31的基端，用于阻止该导向筒35的突出并且与推压件30的基端筒状部31的两侧平坦面接触、阻止该基端筒状部31回转的盖36安装于该基端筒状部31上，在该盖36的半径周方向的多个突出的接合爪37与外壳21的前端缺口21a接合，挡圈38安装在外壳21的前端圆周沟21b上，盖36与外壳21的前端接(卡)合。

另外，外壳21的收纳孔22和回转轴26的基端圆柱部27以及导向筒35之间安装有螺旋弹簧39，该螺旋弹簧39的基端39a弯曲成直角，接合于基端圆柱部27的沟29，该螺旋弹簧39的前端39b向外壳21的外方突出，与其缺口段部21c接合。

在外壳21，形成了从外壳21的前端向着装配孔23的油料供给孔，同时，在螺纹孔24的下端外周，形成了从该螺纹孔24的外方中心线看呈十字状的接合缺口21e。

在图3所示的推进力给予装置20中，螺旋弹簧39的基端弯曲部39a与在回转轴26的基端圆柱部27形成的沟29接合，同时，在螺旋弹簧39的前端39a与外壳21的缺口段部21c接合的情况下，回转轴26和螺旋弹簧39装入外壳21的收纳孔22内。在这样的状态下，从外壳21的螺纹孔24的开口端插入止挡件40，该止挡件40的前端40a接合于基端圆柱部27的沟29，向着从与图3的A方向的反方向看逆时针的方向将止挡件40拨回规定的回转数，提供螺旋弹簧39向顺时针回转的返回转矩后，将该止挡件40的基端伸出部40b接合于外壳21的接合缺口部21e，固定回转轴26使之不能回转。

另外，在将盖36安装于基端筒状部31的情况下，将推压件30的内螺纹34靠于回转轴26的外螺纹28的前端，使推压件30向着从A方向看顺时针的方向回转，向着外螺纹28的基端拧入内螺纹34，在将盖36的结合爪37接合在外壳21的前端缺口21a后，通过将挡圈38安装在外壳21的前端圆周沟21b，可在推进力给予装置20产生推力。

如图2所示，使此推进力给予装置20的接合体33接合于张紧器11的背部11c地将推进力给予装置20的外壳21一体安装于气缸盖3后，如果拔出止挡件40，使回转轴26向着从A方向看顺时针的方向回转的螺旋弹簧39的复原弹簧转矩得到解放，因为回转轴26向此方向回转，推压件30可通过盖36阻止其回转并突出，通过张紧器11提供凸轮链10张力。

此推压件30突出的推力N是由螺旋弹簧39的复原弹簧转矩、回转轴26的端面直径D1、该回转轴26和轴承构件25间的摩擦系数、外螺纹28和内螺纹34的升角α、该外螺纹28和内螺纹34间的摩擦系数决定的，另外，接合体33接合于张紧器11的背部11c，通过张紧器11、推压件30由凸轮链10的张力压回之时产生的推回反抗力，也由上述同样的值决定。

推压件30突出的推力N和推压件30被推回之时产生的推回反抗力，如果不大于某值的话，将不能阻止凸轮链10的回送时的打波现象，产生噪音。反过来，当上述推力和推回反抗力太大的时候，在凸轮链10产生大的张力的同时，凸轮链10和张紧器11间的摩擦力大幅度的增加，凸轮链10和张紧器11被磨损，耐久性降低。

上述推回反抗力并不是(静止)不变的，而是可以变化的力，本发明者，使用如图4所示的实验装置50，可以测定返回转矩T，此转矩T可以推断变化的推回反抗力。

在图4所示的实验装置50，在架台51的顶板52上设置了用于保持推进力给予装置20的外壳21稳定的保持筒53，在该顶板52，插入止挡件40的同时，形成使之能够回转的孔54。

使用试验装置50来测定返回转矩T时，从顶板52的下方配置图中未示出的回转驱动装置，此回转前端爪(图中未示出)接合于基端圆柱部27的沟29，在推压件30从外壳21以规定的长度突出的状态下，在基端筒状部31搭载固定规定重量的重锤55，克服使推压件30突出地弹压的螺旋弹簧39的弹簧力，由上述回转驱动装置向着使回转轴26从A方向看反时针的方向回转，以规定速度拉回推压件30，换言之，用上述回转驱动装置中的转矩传感器测定使推压件30退入外壳21内的必需的转矩。此转矩即为返回转矩T。

在将上述推压件30的推力N作为横轴，返回转矩T作为变量的2维图中，记入上述测定的数据，即可连接线X，线Y，得到连接◆、◇的线Z。其中线X连接图5的■、□，线Y连接▲、△。

连接■、□的线X，是将回转轴26的基端圆柱部27的端面直径D₁设为12mm，外螺纹28和内螺纹34的升角α设为12度的情况下的特性线。另外，连接▲、△的线Y是将上述端面直径D₁设为12mm，上述升角α设为14度的情况下的特性线。另外，连接◆、◇的线Z，是将上述端面直径D₁设为9mm，上述升角α设为12度的情况下的特性线。

进一步说明的话，特性线X示出了当回转轴26的基端圆柱部27的端面直径D₁大，而外螺纹28和内螺纹34的升角α小的情况的特性，是相对于一定的推力N，摩擦力的影响大且作用的返回转矩T也大的情况。特性线Y是上述端面直径D₁与X相同，但是上述升角α较大的情况下，相对于一定的推力N，摩擦力的影响小且作用返回转矩T也小的情况。特性线Z是上述升角α与X相同，但是上述端面直径D₁小的情况下，相对于一定的推力N，摩擦力的影响更小且返回转矩T也更小的情况。

另外，上述特性线X、Y、Z的左侧部分，示出的是加在螺旋弹簧39的拨回回转数少，推力N和返回转矩T为较小值的情况；右侧的部分，示出的是上述拨回回转数多，推力N和返回转矩T为较大值的情况。

上述推进力给予装置20设置在上述排气量800cc的V型4气缸内燃机1的前侧气缸盖3的情况，将凸轮链10发出的声音控制在许可程度之下的必需的推力N和返回转矩T的声音限度，如图5的S所示，在此声音许可限度S以下、推力N和返回转矩T变小时，凸轮链10发出的声音超过了许可的程度，通过实验结果，本发明者判明在此声音许可限度S以上、推力N和返回转矩T必须变大。

另外，上述推进力给予装置20设置在上述排气量800cc的V型4气缸内燃机1的前侧气缸盖3的情况，将凸轮链10和张紧器11的磨损维持在许可程度之下的必需的推力N和返回转矩T的磨损许可限度，如图5的W所示，在此磨损许可限度W以上、推力N和返回转矩T变大时，凸轮链10和张紧器11的磨损变得激烈，通过实验结果，本申请发明者判明在此磨损许可限度W以下、推力N和返回转矩T必须变小。

本申请发明者在将上述推进力给予装置20设置在上述排气量800cc的V型4气缸内燃机1的前侧气缸盖3的情况下，通过设定在此声音许可限度S和磨损许可限度W的所夹的并存范围的AL内的推力N和返回转矩T，可以将凸轮链10产生的噪音控制在可以许可的程度之下，同时，可以提供凸轮链10和张紧器11足以实用程度的耐久性。

另外，上述3种试验的结果表明，当具有特性线Y特性的回转轴26的基端圆柱部27的端面直径D₁为12mm，升角α为14度的推进力给予装置20最可令人满意。

另外，通过在轴承构件25、回转轴26和推压件30的至少一个进行涂层处理，可减小推进力给予装置20的摩擦力，使图5的耐磨损限度W上移，使通过兼顾各推进力给予装置20中并存的范围AL的特性线X、Y、Z的长度X₁、Y₁、Z₁变长。

另外，推进力给予装置20，由于以大体呈直角的角度朝向张紧器11的基端11a和背部11c的连线，可以有效地负担推进力给予装置20的推力和回复反抗力。

在上述实施形式中，使驱动回转轴26回转的弹簧是螺旋弹簧39，但是也可以用涡卷状回卷的涡型弹簧。

另外，在上述实施形式中，在回转轴26形成外螺纹28的同时，在推压件30的基端筒状部31形成内螺纹34，但是，也可以在回转轴26形成内螺纹34，在基端筒状部31形成外螺纹28。

Claims (2)

1.一种张紧器推力给予装置的设计方法，其中：前端接合于张紧器的同时、具有螺纹的推压件，在其轴线的周围不回转、沿轴线的方向可移动地支承于外壳，在具有与上述螺纹螺旋接合的螺纹部的回转轴的后部和上述外壳之间，安装有一边负担施加在该回转轴的推进反力、一边在其轴线周围可回转地支承该回转轴的轴承构件，在上述外壳和回转轴之间，设置在使上述推压件前进方向弹压的弹簧，通过上述张紧器在张紧方向推压环形传动带，给该环形传动带提供张力，其特征在于：

在将由上述弹簧的弹压产生的使上述推压件突出的力作为推力，和

在对该推压件施加一定的荷重的状态下，克服上述弹簧的弹压力和摩擦力，为使该推压件以一定速度退入，在使上述回转轴回转的必需的返回转矩作为变量，使磨损许可限度和噪音许可限度2维图化，在此基础上设定上述的推力和返回转矩，决定所述推进力给予装置的诸元素。

2.如权利要求1所述的张紧器推进力给予装置的设计方法，其特征为：上述推进力给予装置的诸元素指所述螺纹的推进角、所述回转轴的有效直径、材质、所述弹簧的弹性常数中的至少一种。

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