阻尼增強的張緊器的制造方法
【專利說明】阻尼増強的張緊器
[0001] 相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求于2012年10月22日提交的美國臨時專利申請No. 61/716, 894的優 先權，該申請的內容以全文形式合并到本文中。
技術領域
[0003] 本公開涉及張緊器，并且具體地涉及操作成使發動機上的諸如正時帶之類的同步 環狀驅動構件張緊的張緊器。
【背景技術】
[0004] 已知張緊器為用于保持帶（例如，正時帶）或由發動機驅動并用來驅動諸如凸輪 軸之類的特定部件的其他環狀驅動構件中的張力的裝置。張緊器通常包括安裝至發動機的 基部、能夠相對于基部繞樞軸軸線樞轉的張緊器臂、安裝在臂的自由端以用于與帶接合的 帶輪、以及在基部與臂之間作用以將臂驅動進入帶的彈簧。進入帶的方向（即，彈簧驅動臂 的方向）可以稱為朝向自由臂位置的方向（即，朝向張緊器臂在不存在帶以使張緊器臂停 止的情況下將到達的位置）。該方向為減小彈性勢能的方向。隨著帶張力減小，張緊器臂總 體上沿該方向移動。離開帶的方向（即，抵抗彈簧的偏置力的方向）可以稱為朝向載荷停 止位置的方向，并且為增大彈性勢能的方向。隨著帶張力增大，張緊器臂總體上沿該方向移 動。已知理想的是在張緊器上提供阻尼以輔助張緊器臂抵抗在帶張力突然增大期間被從帶 甩掉，帶張力的突然增大會使張緊器臂朝向載荷停止位置突然加速。然而，在至少某些要求 比較嚴格的應用中，能夠從典型的現有技術張緊器獲得的阻尼不足以令人滿意地阻止這樣 的事件發生。理想的是提供一種阻尼增強的張緊器。
【發明內容】
[0005] 在一個方面中，提供了一種用于環狀驅動構件的張緊器，該張緊器包括軸和基部、 張緊器臂、帶輪、張緊器彈簧以及阻尼元件，其中，軸和基部能夠安裝成相對于發動機固定， 張緊器臂能夠相對于軸繞張緊器臂軸線樞轉，帶輪位于張緊器臂上并且能夠繞從張緊器臂 軸線偏置的帶輪軸線樞轉，并且帶輪能夠與環狀驅動構件接合，張緊器彈簧定位成朝向自 由臂位置迫壓張緊器臂，阻尼元件接合張緊器臂并由張緊器彈簧的多個軸向隔開的部段接 合。
【附圖說明】
[0006] 圖1為現有技術張緊器的截面側視圖；
[0007] 圖2A為另一現有技術張緊器的截面側視圖；
[0008] 圖2B為圖2中示出的張緊器的一部分的放大截面側視圖；
[0009]圖3為具有根據本發明的實施方式的張緊器的發動機的側視圖；
[0010] 圖4為圖3中示出的張緊器的截面側視圖；
[0011] 圖4A和圖4B為圖4中示出的張緊器的變體的分解立體圖；
[0012] 圖5為圖4中示出的張緊器的一部分的放大截面側視圖；
[0013] 圖6為圖4中示出的張緊器的接觸發動機的"底部"部分或"近端"部分的截面圖；
[0014] 圖7為圖4中示出的張緊器的"上部"部分或"遠端"部分的截面圖；
[0015] 圖8為來自圖4中示出的張緊器的彈簧和阻尼元件的平面圖；
[0016] 圖8A為來自圖4中示出的張緊器的彈簧的立體圖；
[0017] 圖9為圖8中示出的彈簧和阻尼元件的截面側視圖；
[0018] 圖10為根據本發明的另一實施方式的張緊器的截面側視圖；
[0019] 圖11為圖10中示出的張緊器的一部分的放大截面側視圖；
[0020] 圖12為示出了來自圖1、圖2和圖4中示出的張緊器的帶輪上的輪轂載荷的曲線 圖；
[0021] 圖13和圖14為另一現有技術張緊器的截面側視圖和平面圖；
[0022] 圖15A至圖15G為示出了幾種不同的張緊器構型的帶張力與臂位置之間的關系的 曲線圖；
[0023] 圖16為示出了關于所測試的張緊器的設置的示意圖，通過該設置產生圖15A至圖 15G中的曲線；
[0024] 圖17至圖19為在彈簧的兩端之間具有不同的相對角度的情況下的彈簧和阻尼元 件的平面圖；以及
[0025] 圖20為示出了作用在圖18和圖19中的任一者中的彈簧的端部上的力的矢量和 的示意圖。
【具體實施方式】
[0026] 圖1中以10示出現有技術的張緊器，并且現有技術的張緊器包括阻尼結構12,阻 尼結構12吸收來自正時驅動器的動能并通過阻尼結構12的部件之間的摩擦力將動能轉換 成熱量。張緊器10包括軸14、基部15、襯套16、張緊器臂18、經由軸承21 (例如，滾珠軸 承）在臂18上旋轉的帶輪20、以及張緊器彈簧22。在張緊器10響應于環狀驅動構件的張 力的改變而運轉期間襯套16與張緊器臂一起繞軸14樞轉，其中，帶輪20抵靠環狀驅動構 件而接合。環狀驅動構件未在圖1中示出，但將理解到，環狀驅動構件可以為正時帶或類似 構件。
[0027] 摩擦力的一個來源在軸14和振蕩襯套16之間（該摩擦力可以稱為"軸-襯套摩 擦力"）。在一些應用中，軸-襯套摩擦力足以控制正時驅動器動態。然而，有時，特別是在 其中氣門可能于氣門正時不正確的情況下與活塞碰撞的干涉發動機設計中，需要更大的摩 擦力，因為不足的阻尼會導致帶的嚴重故障并因此導致發動機的嚴重故障。參照圖2A，設 置了彈簧支架24。彈簧支架24在某些情況下可以通過鎖定特征旋轉地鎖定至基部15。并 且，彈簧22對彈簧支架24的軸向力能夠至少稍微阻止彈簧支架24相對于基部15的旋轉 (即，彈簧支架24與基部15之間可能存在大的摩擦扭矩，這意味著彈簧支架24并沒有"固 定"至基部15,但在大多數運轉狀態下不被期望旋轉）。彈簧22的第一線圈接合彈簧支架 24并在彈簧支架24上徑向向內地朝向張緊器臂樞軸軸線Aa施加力F。彈簧支架的示例在 圖13和圖14中示出，圖13和圖14為來自美國專利4, 473, 362的附圖，該申請的內容在此 通過參引并入。將注意到的是，圖13和圖14為來自上述美國專利的包括上述專利中使用 的附圖標記的附圖的復制圖。因此，這兩個圖中的附圖標記與本說明書中的物項無關。例 如，本發明書中使用的物項112與在圖13和圖14中出現的附圖標記112無關。
[0028] 彈簧支架24可以由尼龍或任何其他合適的材料制成。彈簧22在彈簧支架24上 的壓縮力F使彈簧支架24抵靠張緊器臂18,這隨著張緊器臂18在張緊器10的運轉期間抵 靠彈簧支架24樞轉和滑動而產生摩擦力。
[0029] 彈簧22 (彈簧22可以為如圖所示的扭矩彈簧）產生扭矩T。彈簧22具有第一端 部23和第二端部25,第一端部23和第二端部25的末端為沒有在圖2A和圖2B中的截面 圖中示出但分別接合基部15和臂18的柄腳。第一端部23鉤至基部15以相對于發動機固 定，并且定位在距彈簧中心距離r。處。第二端部25隨著張緊器臂18移動。因此，沿著彈 簧22的螺旋長度，從固定的第一端部23開始沿著彈簧22的長度直到振蕩的第二端部25 逐漸有越來越多的旋轉振蕩運動。力F作用在彈簧22的第一端部23上。該力傳遞至彈簧 支架24。臂18和彈簧支架24的接合表面之間的摩擦系數由y a表示。臂18在臂18接觸 彈簧支架24的區域處的半徑由如圖2B中所示的ra表示。由彈簧支架24產生的摩擦扭矩 為：Ma = ra* y a*F。另外，彈簧支架24的壓縮轉而使臂18壓縮一定量，這轉而產生額外的 軸-襯套摩擦力。出于本說明書的目的，將忽略這種額外的摩擦扭矩。軸-襯套摩擦扭矩 (忽略來自彈簧支架24的壓縮作用）可以如下計算：M b= rfyfHi，其中，rb為襯套半徑， U b為襯套16與軸14的接合表面之間的摩擦系數，