專利名稱：兩步加工合一的鏈條張緊裝置臂或導軌的制作方法
技術領域：
本發明涉及鏈條張緊裝置或導軌領域。更具體地，本發明涉及兩步加工合一的鏈條張緊裝置臂或導軌。
背景技術：
已公知鏈條張緊裝置臂和導軌被用于內燃機中。在典型的具有一個或多個頂置凸輪軸的引擎中，由于從凸輪軸到曲軸的距離增加，有必要在調速鏈條系統中加入導向和張力調整元件，以確保鏈條張力被保持在可接受的限度內。
由于這些導向元件與移動鏈條連續接觸，該元件需要耐磨并具有摩擦特性。它們既不會引起接觸表面的破損，也不會造成調速驅動系統效率低下。而且，由于在一些情況下，鏈條和導軌或張緊裝置臂之間的接觸力可能相當大，它們必須具有足夠的結構強度以承受這些接觸力。
典型地，接觸元件材料的解決方法之一涉及使用一種尼龍6/6型表面，因為其具有優良的摩擦、磨損和高溫特性。但是，這種形式的材料不具有結構完整性來處理從鏈條傳送到導向系統元件的力或由張緊裝置臂施加給鏈條的力。對于該問題的普通解決方法為通過一種金屬或纖維增強塑料結構件——鑄鐵、壓鑄鋁、填充玻璃的尼龍或沖壓鋼——來支承尼龍接觸表面。該方法需要接著將該結構或摩擦表面組裝為最終部件。另一種選擇是，該方法需要完全精加工該結構元件并隨后將其插入模具，從而在結構元件的頂部制成接觸表面。在這兩種情況下，材料的不同導致一些難以解決的獨特的問題，原因在于組裝過程和所涉及的材料的膨脹特性不同。另外，這些非合一的組件的成本也相對較高。
對于組裝問題，應該注意的是不僅必須仔細考慮匹配元件的公差，在室溫和引擎工作升溫時還必須保持界面的結構完整性。而且，由于材料不同，它們的膨脹和收縮特性不同，因此，在溫度極限時，由于物理約束可能產生特殊的應力。另一種選擇是，由于元件之一膨脹或收縮的量大于其匹配部件而導致材料之間的界面被物理上改變。
美國專利No.4,832,664介紹了一種用于引導和/或拉緊用于內燃機的鏈條的導軌以及該導軌的制造方法，例如，介紹了用于驅動凸輪軸，附屬件或相似部件的導軌。由于涉及重量和制造的原因，該導軌由塑性材料制成并由滑軌襯體和托架形成。托架和滑軌襯體在漸進的制造周期中制成，并通過一個或幾個楔形榫頭相互連接。
但是，上述導軌和制造該導軌的方法需要兩個單獨的成型步驟。該方法需要在第一步之后將托架部件從模具中移開。接著在單獨的一步中，滑軌襯體在托架上成型。具有這兩個單獨的步驟有其弊端。包括需要用于形成每個部件的兩個單獨的裝置，如兩個單獨的成型裝置；或者至少需要在第一步之后將部件從模具中移開；以及最后的一個缺點，用于制造張緊裝置臂或導軌的成本費較高用和所需空間較大。
因此，有必要用一種特殊的模具，用相同的基本成型裝置將兩個步驟結合起來，該模具能夠制造最終產品，而不必在第一步之后將部件從模具中移開。
發明內容
本發明的目的就是要通過兩步加工成型過程，用相容的材料(其可通過相同的基本成型設備成型)，通過特殊的模具(該模具能夠制造最終產品，而不必在第一步之后將部件從模具中移開)，來制造張力調整和導向元件。
本發明的另一個目的就是要制造張力調整和導向元件，其在使成本和空間最小化的同時提供足夠的結構完整性。
本發明的另一個目的就是要提供一種裝置，以解決填充件和未填充件之間的熱膨脹差異，從而不會誘發內應力可能造成的變形(如蠕變)或結構失效。
相應地，提供了一種具有鏈條的裝置。該裝置包括具有第一端和第二端的結構件，該第二端在結構上比第一端更堅固，該結構件還包括橫越第一端和第二端的頂表面，該頂表面具有預定的厚度；具有第一表面和第二表面的磨損件，設置第一表面與鏈條接合，第二表面與頂表面物理連接，允許在頂表面和第二表面之間產生相對移動；頂表面結構件包括設有一組開口，用于容納磨損件的一組連接件，其中連接件從第二表面伸出，并具有完全穿過這組開口的第二表面的部分；這組開口的尺寸比連接件的尺寸更大，因此允許在結構件和磨損件之間產生相對移動。
相應地，提供了制造該裝置的方法。該方法包括以下步驟提供單個的成型裝置；提供具有第一端和第二端的結構件，該第二端在結構上比第一端更堅固，該結構件還包括橫越第一端和第二端的頂表面，該頂表面具有預定的厚度；提供了具有第一表面和第二表面的磨損件，設置第一表面與鏈條接合，第二表面與頂表面物理連接，允許在頂表面和第二表面之間產生相對移動；在一個成型周期內，用相同的成型裝置成型出結構件和磨損件；并使結構件與磨損件在單個的成型周期內結合。
為了能具體地了解本發明獲得上述特點、優點和目的的方式，參照在所附各圖中加以闡述的實施例，下文中有關于本發明的更詳細的描述，其在上文中已簡要概括。
應該注意的是所附各圖僅示出了本發明的典型實施例，因此，不應當認為其限制了本發明的范圍，因為本發明還可以使用其它等效實施例。
圖1為本發明的透視圖，其中兩步加工成型部件，其中除了兩步加工成型之外，無需元件組裝；圖1A為圖1的頂部或磨損件的透視圖；圖1B為本發明的頂部透視圖，其中示出了圖1的結構件的頂表面；圖2示出了本發明的兩步加工成型部件，其中采用了U形和I形梁結構的組合；圖2A為圖1A和圖2中沿線A-A的截面圖，其中在U形梁結構部分示出了張緊裝置臂或導軌的頂部磨損部分與底部結構部分的連接；圖2B為圖1A和圖2中沿線A-A的截面圖，其中在I形梁結構部分示出了張緊裝置臂或導軌的頂部磨損部分與底部結構部分的連接；圖3A示出了本發明的兩步加工成型部件互鎖設計的透視圖，其適應而不阻止熱膨脹；圖3B示出了沿圖3A中的B-B線的截面圖；以及圖3C示出了圖3B的圈C內的放大圖。
具體實施例方式
這部分包括本發明的說明，其中包括便于了解本發明的本發明的優選實施例。應該注意的是實施例只用于描述本發明。本發明的權利要求部分限定了法律授予產權的界線。
參照圖1，示出了兩步加工成型部件10，其中無需元件組裝。結構件12形成了兩步加工成型部件10的基底。結構件12具有大體細長的形狀，并包括沿著結構件12縱向長度的頂部磨損表面14。結構件12可以由玻璃填充的塑料或聚合體結構制成。在結構件12的第一端15處提供了連接件16，其具有環形開口，用于與固定件(未示出)樞轉連接，該固定件關于鏈條固定。合適的連接件(未示出)，如螺栓或定位銷，可通過連接件16換位，以便與固定件相連。沿著結構件12的第二端17，在結構件12的兩側形成凹進部分18(只示出了一側)。
提供了磨損件20，其由具有比結構件12更大彈性或更低硬度的材料制成。磨損件20可以由聚合體材料制成，如未經玻璃強化的塑料。磨損件20具有這樣的形狀，其跟蹤或跟隨結構件12的大體細長的形狀。磨損件20還包括第一表面22和第二表面24。設置第一表面22與鏈條(未示出)接觸，因此使鏈條保持合適的張力。設置第二表面24與結構件12的頂表面14物理接觸。應指出的是在磨損件20和結構件12之間沒有化學連接，即使兩元件(12，20)由聚合體材料制成。磨損件20被分成第一端25和第二端27。第一端25在結構上與磨損件20的第一端15相對應。第二端27在結構上與磨損件20的第二端17相對應。
在磨損件20的第一端15上形成了一組連接件26。元件26從第二表面24伸出，以延伸穿過在頂表面14上形成的開口30(參見圖1B)。要注意的是頂表面14具有合適的厚度以便連接件26延伸完全從中穿過，并可允許頂部(參看圖2A)將磨損件20和結構件12物理固定在一起。
參看圖1B，為本發明的頂部透視圖，其中示出了圖1中的結構件的頂表面。開口30包括插入部分或區域32和鎖定部分或區域34。插入部分32被提供以便連接件26初始插入，其中頂部延伸完全穿過開口30。在頂部完成延伸之后，沿箭頭36進行側向運動，從而連接件的頂部26移入鎖定區域34。
正如要注意的，由于連接件26和開口30之間的尺寸差異，允許在磨損件20和結構件12之間進行相對物理移動。
形成本發明的張緊裝置的示例方法涉及使用具有頂表面14的玻璃填充的塑料結構件12。該結構件作為第一步被澆鑄(如注射成型)到結構支架內，其接著被部分固化。在該結構支架完全固化之前，磨損件20從中形成，其中具有鏈條的接觸面22在頂表面14上成型，在頂表面14的頂部最好使用未經玻璃強化的塑料。
本發明還介紹了張緊裝置臂和制造該張緊裝置臂和鏈條導向元件的方法，其在使成本和空間最小化的同時提供了足夠的結構完整性。為了使結構支架件12具有足夠的強度和剛性，該元件的截面最好具有I形梁的形狀。但是，當試圖澆鑄I形梁形狀的元件時，模具加工操作是這樣的即只有有限數量的元件能夠同時成型，從而使該過程的商業可行性降低。從成型的觀點來看，更適合的設計就是采用U形支架。但是，這樣的結構的強度不足以承受該部件最終所經受的應力。
參看圖1和1B，結構件12的第一端15，為了克服上述缺點，本發明介紹了一種結構件12，其具有部分為I形和部分為U形的截面。換言之，提供了結構件12，其為單個的物理元件，其具有呈U形的第一端15和呈I形的第二端17。通過在高應力區如結構件12的第二端17采用I形梁結構以及在支架12的低應力區采用U形結構，有可能同時澆鑄足夠數量的元件。參看圖2。
要注意的是結構件12的形狀并不局限于U形和I形梁。元件12可以是以下形狀中的至少兩種的組合U形、I形梁，H形梁，E形以及其它合適的結構形式。
參看圖2，示出了與圖1所示的張緊裝置相似的樞轉張緊裝置12。張緊裝置12可以被再分為兩個同時形成的結構。第一結構為上述的I形梁。如圖所示，在第二端17的每一側上形成了凹進部分18(只示出了一側)。中心部分28也是I形梁的一部分，其形成了第二端17的部分結構。采用I形梁結構的原因之一就是對于樞轉鏈條，與結構件12的第一端15相比，在第二端17需要張緊的、更高的結構完整性。正如要注意的，I形梁的位置由本發明的實際實施來確定。
要注意的是在本實施例中，示出了樞轉鏈條張緊裝置臂。但是，本發明希望介紹其他類型的鏈條張緊裝置臂和鏈條導軌，其具有兩步加工成型過程，利用能夠用相同的基本成型設備成型的相容的材料，通過特殊的模具，其能夠制造最終的產品而無需在第一步之后將部件從模具移開。
還要注意的是張緊裝置臂的兩個組件，即結構12和磨損件20，使用相同的成型工具在一個周期內成型。
參看圖2A，為沿圖1A和2的線A-A的截面圖，其中示出了張緊裝置的頂部和底部的連接。頂部可以是磨損件20。底部可以是結構件12。在U形梁結構部分或第一端15，提供了U形(為此處的特殊描述，或者為N形)結構。結構件12的第一端15與磨損件20的第一端25相對應。在該截面圖中，各連接件26具有尖端26c，其延伸完全穿過頂表面14。
參看圖2B，示出了圖2中沿A’-A’的截面圖。在該部分，結構件12具有I形梁的形式。結構件12的頂表面14與磨損件20的相應表面有緊密的物理接觸或物理連接。這兩個表面最好具有適于連接的形狀，如扁平的形狀。
提供了一種解決填充件和未填充件之間的熱膨脹差異的裝置，從而不會引入可能造成變形或結構失效的內應力。本發明的其它可選實施例中的元件可以使用復合材料。如圖3(A-C)中所示的互鎖設計提供了在所有溫度條件下出現的第一和第二成型步驟之間的間隙，因此無需引入作用在元件上的應力即能適應膨脹和收縮差異。
參看圖3A，示出了本發明的兩步加工成型部件互鎖設計的透視圖，該設計適應而不阻止熱膨脹。圖3A的數字與前面各圖中相同的數字相對應。
正如要注意的，在不同的材料中發生蠕變，而蠕變造成元件的形狀發生變化。在本發明的一些實施例中，元件之間的熱特性是不同的。例如，結構件12和磨損件可以認為是具有不同熱特性的不同元件。如果兩個元件經受引擎的工作條件，其中溫度發生變化，希望減少蠕變效應。下文介紹了用于克服蠕變效應的一組間隙40，50。
參看圖3B，示出了圖3A中沿B-B的截面圖。圖3B中的數字與前面各圖中相同的數字相對應。
參看圖3C，示出了圖3B中圈C的放大圖。磨損件20的連接件26延伸穿過結構件12的開口30。在開口30的第一表面30a和連接件26的第一端26a之間形成了第一間隙40。在開口30的第二表面30b和連接件26的第二端26b之間形成了第二間隙50。如圖所示，間隙40和50允許結構件12和磨損件20之間的熱膨脹或收縮不同。要注意的是在結構件12和磨損件20之間沒有化學連接。
如圖3B所示，在其他兩個開口30和連接件26上形成了相似的間隙。
相應地，應該了解的是此處所述的本發明的實施例只是本發明的原理的示例性應用。對所列實施例的細節的參照并非要限定權利要求的范圍，其自身列舉了本發明必須具有的那些特征。
權利要求
1.一種與鏈條一起使用的裝置，包括結構件，其具有第一端和第二端，第二端在結構上比第一端更堅固，該結構件還包括橫越第一端和第二端的頂表面，該頂表面具有預定的厚度；磨損件，其具有第一表面和第二表面，設置該第一表面與鏈條接合，該第二表面與頂表面物理連接，允許在頂表面和第二表面之間產生相對移動；頂表面結構件，包括設置一組開口，用于容納磨損件的一組連接件，其中連接件從第二表面伸出，并具有完全穿過這組開口的第二表面的部分；以及這組開口的尺寸比連接件的尺寸更大，因此允許在結構件和磨損件之間產生相對移動。
2.根據權利要求1所述的裝置，其中該裝置是樞轉鏈條張緊裝置，其中該結構件包括樞轉點。
3.根據權利要求1所述的裝置，其中該裝置是鏈條導軌。
4.根據權利要求1所述的裝置，其中第一端形成了U形結構。
5.根據權利要求1所述的裝置，其中第二端形成了I形梁結構。
6.根據權利要求1所述的裝置，其中制成該結構件的材料比制成磨損件的材料的密度更高。
7.根據權利要求1所述的裝置，其中磨損件由聚合體材料制成。
8.根據權利要求1所述的裝置，其中結構件由聚合體材料制成。
9.一種用于制造該裝置的方法，包括以下步驟提供單個的成型裝置；提供具有第一端和第二端的結構件，該第二端在結構上比第一端更堅固，該結構件還包括橫越第一端和第二端的頂表面，該頂表面具有預定的厚度；提供具有第一表面和第二表面的磨損件，設置第一表面與鏈條接合，第二表面與頂表面物理連接，允許在頂表面和第二表面之間產生相對移動；在一個成型周期內，使用相同的成型裝置澆鑄結構件和磨損件；以及使結構件與磨損件在單個的成型周期內結合。
10.根據權利要求9所述的方法，其中該結合步驟包括使磨損件的一組連接件完全延伸穿過結構件的一組開口。
11.根據權利要求9所述的方法，其中該方法利用注射成型，并且結構件或磨損件由不同的聚合體材料制成。
全文摘要
提供了一種裝置，如鏈條張緊裝置臂，并提供了該裝置的制造方法。該裝置包括頂部磨損件和底部結構件，其中通過在單個成型周期內形成頂部磨損件和底部結構件制成該裝置。
文檔編號F16H7/08GK1550693SQ20041003510
公開日2004年12月1日 申請日期2004年4月23日 優先權日2003年4月25日
發明者C·托馬斯, C 托馬斯, S·科比拉茲, 壤, B·亞當斯, 彼 申請人:博格華納公司