CN107407380A

CN107407380A - 在叶片的弹簧端部反应表面具有改进的结构刚性的链条张紧器塑料叶片

Info

Publication number: CN107407380A
Application number: CN201680013468.1A
Authority: CN
Inventors: 詹姆斯·D·杨; 戴维·J·斯通
Original assignee: Cloyes Gear and Products Inc
Current assignee: Cloyes Gear and Products Inc
Priority date: 2015-03-09
Filing date: 2016-03-08
Publication date: 2017-11-28
Also published as: JP2018507996A; WO2016144959A1; US20160265632A1; US10030743B2; EP3268633A1

Abstract

一种链条张紧器包括可操作地连接到支架的叶片组件。叶片组件包括塑料叶片和弹簧，其中第一弹簧端部位于第一槽中并且第二弹簧端部位于第二槽中。第一弹簧端部在第一接触部位接触第一下壁，并且第二弹簧端部在第二接触部位接触第二下壁。枢转端部弹簧力矢量SF_P在第一接触部位作用于第一下壁上，并且自由端部弹簧力矢量SF_R在第二接触部位作用于第二下壁上。链条与叶片的外表面接触。叶片组件被安装在支架上，同时支架销位于枢转孔中并且叶片的脚部支撑于支架斜坡上。枢转销力矢量F_P穿过枢转轴线而作用于枢转孔的内径。斜坡力矢量F_R在斜坡接触部位作用于叶片脚部上。斜坡力矢量F_R和自由端部弹簧力矢量SF_R彼此对齐且一致。

Description

在叶片的弹簧端部反应表面具有改进的结构刚性的链条张紧器塑料叶片

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年3月9日递交的美国临时专利申请序列号第62/130,414号的申请日的优先权和权益，并且该临时申请的全部内容在此通过引用被明确并入本申请之中。

背景技术

本发明总体上涉及一种在汽车正时驱动器中使用的机械叶片型的链条张紧器，更特别地，涉及一种在叶片的弹簧反应区域/特征处具有改进的结构刚性的塑料叶片(制动蹄)元件，以在最大弹簧负载的情况下使得这些区域处的偏移最小化，由此在高速发动机操作期间提供叶片及弹簧组件的更大程度的动态稳定性。

图1和图2示出已知的示例性的叶片型张紧器T’，其尤其适于在有限空间中使用。张紧器T’包括叶片组件BAS’，其可操作地连接到支撑支架K。叶片组件BAS’包括金属板簧S，其与聚合物(塑料)制动蹄或叶片B’机械地相互锁定，以对链条15的松弛的链段17施加张紧力。弹簧S通常通过形成为具有弓形形状的大致矩形的单件弹簧钢条形成为板簧。弹簧S可选地可以包括一叠嵌套的板簧。支架K包括枢转销(PIN)，其从主壁MW向外突出，并且叶片组件BAS’的第一端部或枢转端部B1’包括枢转筒BL’，在枢转筒BL’中限定有枢转孔PB’，枢转孔PB’接收枢转销PIN，以用于使叶片组件BAS’围绕销PIN顺时针/逆时针往复地枢转或角运动。支架K还包括斜坡R，其也从支架K的主壁MW突出，并且叶片组件BAS’的相对的第二端部或自由端部B2’被支撑在斜坡R上，以用于对向的滑动运动。叶片B’还包括中央段或中央部分B3’，其在第一端部B1’和第二端部B2’之间延伸并且将它们相连接，并且中央部分B3’的外表面OS’提供适于被被拉紧的相关的链条15滑动接合的链条接触表面。支架K因而相对于链条路径平面将叶片组件BAS’保持在其适当位置，同时响应于链条15的松弛的链段17的张力和位置的变化和由箭头“AMPL”所示的松弛的链段17和叶片中央部分B3’的相应的振荡运动，而允许箭头“TRANS”所示的第二、自由端部B2’在斜坡R上的对向的滑动平移运动以及“ROTATE”标示的箭头所示的叶片组件BAS’在枢转端部B1’处的相关旋转运动。

图2示出张紧器T’被固定到作为正时驱动***的一部分的相关发动机缸体EB，并且被示出为与新的(未磨损的)正时链条15的松弛的链段接触。叶片中央部分B3’的外表面OS’相对于新链条15的松弛的链段17的优选定向用于使链条接触长度大致在中央叶片段B3’的中点处居中，其还限定了弹簧S的中点S_MP并且与弹簧S的中点S_MP对齐(也参见图3)。参见图2A，叶片组件BAS’被示出为处于其与最大延长(磨损)链条15接触的完全工作行程位置。以实线示出的叶片组件BAS’的这种完全工作行程操作位置与和新的链条15一起在最初操作位置处的叶片组件(呈虚线)重叠。

仍参见图3，叶片的第一端部B1’和第二端部B2’限定用于各自接收和保持弹簧S的相对的第一端部S1和第二端部S2的分别的第一弹簧接收槽SL1’和第二弹簧接收槽SL2’。叶片中央部分B3’包括下表面或内表面IS’，其由中央部分B3’的与外表面OS’相对的底面限定。内表面IS’与弹簧S的弓形中央部分S3接触。如此，第一弹簧接收槽SL1’和第二弹簧接收槽SL2’以及叶片中央部分B3’的内表面IS’限定贯通叶片B’的相对的前面FF’和后面RF’而开口的弹簧接收槽或弹簧接收区域。弹簧S相对于叶片B’的轴向固定通过叶片的前面FF’侧的壁W1’、W2’和后面RF’侧的保持凸起T1’、T2’实现，但是此布局可以反过来。尤其是，弹簧S的第一端部S1在第一侧壁W1’和第一安装凸起T1’之间被保持在第一槽SL1’中，并且弹簧S的第二端部S2在第二侧壁W2’和第二安装凸起T2’之间被保持在槽SL2’中。在Young的美国专利第9,206,886号中公开了用于叶片组件BAS’的壁和保持凸起构造及弹簧安装方法，其全部内容在此明确并入本说明书中。壁W1’、W2’和保持凸起T1’、T2’在图3中被示出，但是在一些其他的附图中被省略，以用于清晰说明基础特征。

继续参考图3，叶片组件BAS’被示出为处于其用于新的(最短的)链条15的最初操作位置。叶片B’的第一端壁E1’在第一下壁LW1’和叶片中央部分B3’之间横向延伸并且将它们相连接，并且封闭叶片B’的第一端部B1’处的第一槽SL1’。类似地，叶片B’的第二端壁E2’在第二下壁LW2’和叶片中央部分B3’之间横向延伸并且将它们相连接，并且封闭叶片B’的第二端部B2’处的第二槽SL2’。弹簧S的相对的第一端部S1和第二端部S2各自位于第一槽SL1’和第二槽SL2’中，并且第一弹簧端部S1和第二弹簧端部S2各自包括第一线性边缘SE1和第二线性边缘SE2(也参见图3E和图3F)，第一线性边缘SE1和第二线性边缘SE2放置成在由有效弹簧长度L_E限定的相应的第一和第二接触位置或接触部位10、12与相应的下槽壁表面LW1’、LW2’线接触。弹簧的弓形中央部分S3接触叶片B’的中央部分B3’的底面或内表面IS’。

汽车正时驱动***的链条张紧器T’的目的是对松弛的链段17提供足够的张紧力，以适当地控制横向链条运动和由负载和扭转输入(比如凸轮轴处的阀动作和曲轴处的点火脉冲)引起的扭转振动。这些点火发动机动态输入通常会造成张紧器叶片组件动态地拍打，但是如果装置针对发动机被适当地设计则以受控的方式拍打。由于链条在使用中磨损且延长，张紧器还必须具有足够的拉紧能力，以继续适当地控制延长的(磨损的)链条长度的链段。

图3A中的叶片组件BAS’被示出为处于当新链条的松弛的链段17与中央叶片段B3’的外表面OS’在弹簧中点S_MP处接触时其将被定位的初始操作位置(也参见图2同样示出链段17的相应视图)。图3D示出弹簧S自身处于对应于图3A的初始操作位置，并且可以看出弹簧S限定了与将弹簧的第一边缘SE1和第二边缘SE2相连接的长度L_E的参考线(即，将接触部位10、12相连接的参考线)相关的高度h1。

继续参考图3A，示出了处于初始操作位置的叶片组件BAS’的受力分析图，并且随着***处于平衡，作用于叶片组件上的力矢量的和将等于零。叶片组件将对链段施加作为张紧器弹簧S的偏移高度的函数的力SF_MAX，并且链段17将对叶片外表面OS’施加相等且反向的力CF_MAX。现有技术张紧器的链条张紧力在新链条位置是20lbs。以实心黑色填充所示出的作用于叶片上的力矢量是：在叶片中点处对叶片外表面OS’起作用的垂直链条力CF_MAX；作用在叶片的自由端部B2’处、在接触部位14处对叶片脚部BF’起作用的支架斜坡力F_R，其垂直于斜坡表面R且相对于参考线L_REF2成角度θ，参考线L_REF2定向成垂直于将弹簧S的相对的边缘SE1、SE2相连接的长度L_E的线(在所示的示例中，θ参考线L_REF2垂直定向)；以及支架枢转销力F_P，其作用在叶片的枢转端部处、穿过叶片枢转孔PB’的旋转中心或旋转轴线P’在接触部位18处对叶片枢转孔PB’的内径起作用并且也相对于参考线L_REF1成角度θ，参考线L_REF1也定向成垂直于长度L_E的线，使得力矢量F_R、F_P的水平分量抵消。作用于叶片上的外部力矢量的和等于零，并且力矢量F_R、F_P大致相等。类似地，以交叉阴影线填充示出的弹簧力矢量SF_MAX、SF_R、SF_P在叶片B’内部起作用并且这些力矢量的和也等于零。弹簧力矢量SF_P和SF_R在第一弹簧边缘SE1和第二弹簧边缘SE2接触下壁LW1’、LW2’的相应的接触部位10、12处作用于槽下壁LW1’、LW2’上。

图3B是图3A的叶片在自由端部斜坡处的局部放大视图，并且图3C是图3A的叶片在枢转端部处的局部放大视图。如图3B所示，由于接触部位12和14之间的对应的偏移，力矢量SF_R和F_R在叶片自由端部B2’处相对于彼此偏移距离或力臂d_R’。类似地，如图3C所示，由于接触部位10和18之间的对应的偏移，力矢量SF_P和F_P在叶片枢转端部B1’处相对于彼此偏移距离或力臂d_P’。在发动机操作期间，这些力臂偏移量d_P’、d_R’将产生或导致第一弹簧接收槽SL1’和第二弹簧接收槽SL2’的下壁表面LW1’、LW2’朝向叶片中央部分B3’的表面IS’重复的偏移，这被认为是具有不利的效果，包括在弹簧边缘SE1、SE2和分别的下壁LW1’、LW2’之间的相对运动，这会导致下壁LW1’、LW2’的磨损和/或弹簧S朝向及远离第一端壁E1’和第二端壁E2’的不期望的纵向运动。

凸轮轴和曲轴的扭转振动在较高的发动机速度时、尤其是在5000rpm以上时促进过度的链条驱动动态，针对给定链条长度产生松弛的链段的更大的振荡运动以及相关的最大的叶片组件横向运动(AMPL)。AMPL的量为随链条磨损延长而增大的链条长度和AMPL的函数。

力臂偏移量d_P’、d_R’是下壁偏移的主要成因，并且这种偏移在高速发动机操作期间的较高的张紧器负载下是最大的。随着叶片和弹簧组件运动AMPL在图4所示的最小操作张紧器负载位置和图3A所示的最大操作张紧器负载位置之间循环，认为高速下的这种偏移导致下壁表面LW1’、LW2’的高频挠曲。应当注意的是，图4的位置表示最大磨损的(延长的)链条长度的最大AMPL运动，但是较短磨损的链条仍旧会发生不利的挠曲。同样值得注意的是，高频挠曲由高发动机速度下的两种位置限制之间的偏移或“增量(delta)”偏移的变化引起，并且认为是促进了弹簧端部SE1、SE2相对于下壁表面LW1’、LW2’的局部离位或浮动，因此引发弹簧端部和下壁接触表面之间的相对纵向运动，从而随着弹簧切穿端壁E1’、E2’中的一个或另一个而引起端壁破裂的叶片失效模式。已证明这种失效发生在高速操作期间存在过大的下壁偏移的叶片端部处。

有限元分析(FEA)和发动机测试支持下壁挠曲在高速发动机操作期间将通过引发弹簧端部SE1、SE2和下壁表面LW1’、LW2’之间的相对纵向运动来促进弹簧端部SE1、SE2在端壁E1’、E2’处的切割或切削动作的假设。这种端壁切割动作在最大负载叶片位置处随着叶片变平而发生。

图3E示出弹簧S根据其操作状态、随着在其第一边缘SE1和第二边缘SE2之间的直线距离的相应变化而具有可变的高度h1、h2、h3。图3F提供弹簧S处于高度h1的仰视图。当如在自由状态中那样不受约束时，弹簧S具有自由高度h3。高度h1对应于针对具有新的链条15的叶片组件BAS’的初始操作位置的弹簧S的高度，其中弹簧在其端部之间限定距离L_E。高度h2等于弹簧S在叶片组件BAS’处于其与最大延长的(磨损的)链条15接触的完全工作行程位置处的高度，在该条件下，弹簧边缘SE1、SE2之间的直线距离减小至L_EFT，L_EFT小于L_E。测试已证明当叶片组件BAS’被用于具有磨损链条的发动机时，叶片组件将在图3A和图4的位置之间振动，对应于弹簧高度从h1变化到h2，并且这种弹簧高度变化的幅度在本文中被称作弹簧S的工作行程WT。

图4示出随着链条15磨损及松弛的链段17延长到其最大设计长度，叶片组件BAS’将移动到其完全行程操作位置，该位置对应于弹簧高度h2和在弹簧边缘SE1、SE2之间限定的距离L_EFT。由于叶片组件BAS’的枢转端部旋转所围绕的枢转轴线P’被固定，因此随着链条延长及弹簧高度从h1增加到h2，叶片组件BAS’必须围绕枢转轴线P’略微旋转(在图4中为顺时针)。随着叶片组件BAS’旋转，斜坡R上的叶片脚部BF’的接触部位14移动到斜坡R上的接触部位14FT。为了进一步说明叶片组件BAS’的旋转，在图4中还用虚引线示出针对槽SL1’、SL2’中的第一弹簧接触部位10和第二弹簧接触部位12的图3(新链条)的位置。在图4中，示出了叶片组件BAS’在其完全行程操作位置的受力分析图，并且随着***处于平衡，作用于叶片组件上的力矢量的和将等于零。叶片组件BAS’将对链段施加作为张紧器弹簧S的偏移高度的函数的力SF_FT，并且链段17将对叶片外表面OS’施加相等且反向的力CF_FT。在此最大长度磨损链条位置的用于已知的现有技术张紧器的链条张紧力为10lbs。以实心黑色填充的作用于叶片上的力矢量为：在叶片中点处对叶片外表面OS’起作用的链条力CF_FT；在叶片的自由端部处、在接触部位14FT处对叶片脚部BF’起作用的支架斜坡力F_RFT，其垂直于斜坡表面R且相对于参考线L_REF2成角度β’，参考线L_REF2定向成垂直于将弹簧S的相对的边缘SE1、SE2相连接的长度L_EFT的线；以及支架枢转销力F_PFT，其作用在叶片的枢转端部处、穿过叶片枢转孔PB’的枢转轴线/中心P’在接触部位18FT处对叶片枢转孔PB’的内径起作用并且也成角度β’，使得力矢量F_RFT、F_PFT的水平分量抵消。作用于叶片上的外部力矢量的和等于零，并且力矢量F_RFT、F_PFT大致相等。类似地，以交叉阴影线填充示出的弹簧力矢量SF_FT、SF_RFT、SF_PFT作用于叶片B’内部并且这些力矢量的和也等于零。弹簧力矢量SF_PFT和SF_RFT在分别的第一接触部位10和第二接触部位12处作用于槽下壁LW1’、LW2’上。

图4A是图4的叶片在自由端部斜坡处的局部放大视图，并且图4B是图4的叶片在枢转端部处的局部放大视图。如图4A所示，由于接触部位12和14FT之间的相应偏移，力矢量SF_RFT和F_RFT在叶片自由端部处相对于彼此保持偏移距离或力臂d_RFT’。类似地，如图4B所示，由于接触部位10和18FT之间的相应偏移，力矢量SF_PFT和F_PFT在叶片枢转端部处相对于彼此偏移距离或力臂d_PFT’。这些偏移量d_PFT’、d_RFT’被认为是在发动机操作期间产生或导致第一弹簧接收槽SL1’和第二弹簧接收槽SL2’的下壁表面LW1’、LW2’朝向内表面IS’重复的偏移，虽然力矢量F_RFT和F_PFT各自相对于图3A的针对新链条15的初始操作位置的各自对应的力矢量F_R、F_P具有减小的大小，但是这被认为是具有上述针对偏移量d_P’、d_R’的不利的效果。

发明内容

根据所提出的改进的第一方面，一种链条张紧器包括支架，该支架包括主壁、从主壁向外突出的斜坡以及连接到主壁且从主壁向外突出的销。叶片组件可操作地连接到支架。叶片组件包括聚合物叶片，该聚合物叶片包括第一端部、第二端部以及在第一端部和第二端部之间延伸的中央部分。中央部分包括：(i)适于被相关链条滑动地接合的外表面；以及(ii)相对于外表面位于中央部分的相对侧的内表面。枢转孔围绕枢转轴线被限定在叶片的第一端部中，并且脚部位于叶片的第二端部处。第一弹簧接收槽位于叶片的第一端部中，该第一弹簧接收槽位于内表面和与内表面间隔开的第一下壁之间。第二弹簧接收槽位于叶片的第二端部中，该第二弹簧接收槽位于内表面和与内表面间隔开的第二下壁之间。弹簧包括位于第一弹簧接收槽中的第一端部、位于第二弹簧接收槽中的第二端部、以及位于第一弹簧端部和第二弹簧端部之间并且与叶片中央部分的内表面接触的中央部分。弹簧的第一端部在第一接触部位处与第一下壁接触，并且弹簧的第二端部在第二接触部位处与第二下壁接触，使得枢转端部弹簧力矢量SF_P在第一接触部位处作用于第一下壁上，并且自由端部弹簧力矢量SF_R在第二接触部位处作用于第二下壁上。张紧器叶片组件被安装于支架上，同时销位于枢转孔中并且叶片的脚部支撑于所述斜坡上。枢转销力矢量F_P穿过枢转轴线而作用于枢转孔的内径上。斜坡力矢量F_R在叶片脚部接触斜坡的斜坡接触部位处作用于叶片脚部上。斜坡力矢量F_R和自由端部弹簧力矢量SF_R彼此对齐且一致。

根据所提出的改进的另一方面，一种链条张紧器***包括支架，该支架包括主壁、从主壁向外突出的斜坡以及连接到主壁且从主壁向外突出的销。叶片组件可操作地连接到支架。叶片组件包括聚合物叶片，该聚合物叶片包括第一端部、第二端部以及在第一端部和第二端部之间延伸的中央部分。中央部分包括：(i)适于被相关链条滑动地接合的外表面；以及(ii)相对于外表面位于中央部分的相对侧的内表面。枢转孔围绕枢转轴线被限定在叶片的第一端部中，并且脚部位于叶片的第二端部处。第一弹簧接收槽位于叶片的第一端部中，该第一弹簧接收槽位于内表面和与内表面间隔开的第一下壁之间。第二弹簧接收槽位于叶片的第二端部中，该第二弹簧接收槽位于内表面和与内表面间隔开的第二下壁之间。弹簧包括位于第一弹簧接收槽中的第一端部、位于第二弹簧接收槽中的第二端部、以及位于第一弹簧端部和第二弹簧端部之间并且与叶片中央部分的内表面接触的中央部分。弹簧的第一端部在第一接触部位处与第一下壁接触，并且弹簧的第二端部在第二接触部位处与第二下壁接触，使得枢转端部弹簧力矢量SF_P在第一接触部位处作用于第一下壁上，并且自由端部弹簧力矢量SF_R在第二接触部位处作用于第二下壁上。链条与叶片的外表面接触并且对叶片的外表面施加链条力。张紧器叶片组件被安装在支架上，同时销位于枢转孔内并且叶片的脚部支撑于斜坡上。枢转销力矢量F_P穿过枢转轴线而作用于枢转孔的内径上。斜坡力矢量F_R在叶片脚部接触斜坡的斜坡接触部位处作用于叶片脚部上。斜坡力矢量F_R和自由端部弹簧力矢量SF_R彼此对齐且一致。

根据所提出的改进的又一方面，一种用于链条张紧器的叶片组件包括聚合物叶片，该聚合物叶片包括第一端部、第二端部以及在第一端部和第二端部之间延伸的中央部分。中央部分包括：(i)适于被相关链条滑动地接合的外表面；以及(ii)相对于外表面位于中央部分的相对侧的内表面。枢转孔围绕枢转轴线被限定在叶片的第一端部中。脚部位于叶片的第二端部处，并且包括适于接合相关的支撑表面的外表面。第一弹簧接收槽位于所述叶片的第一端部中。该第一弹簧接收槽位于内表面和与内表面间隔开的第一下壁之间。第二弹簧接收槽位于叶片的第二端部中。该第二弹簧接收槽位于内表面和与内表面间隔开的第二下壁之间。弹簧包括位于第一弹簧接收槽中的第一端部、位于第二弹簧接收槽中的第二端部、以及位于第一弹簧端部和第二弹簧端部之间并且与叶片中央部分的内表面接触的中央部分。弹簧的第一端部在第一接触部位处与第一下壁接触，并且弹簧的第二端部在第二接触部位处与第二下壁接触。叶片的脚部的外表面包括柱面弧段，该柱面弧段由弧中心位于弹簧的第二端部与第二下壁相接触的第二接触部位处的半径限定。

附图说明

图1示出用于汽车等的正时驱动***的示例性已知叶片型链条张紧器；

图2示出图1的张紧器固定到作为正时驱动***的一部分的相关的发送机缸体，并且被示出为与新的正时链条接触；

图2A是类似于图2的局部视图，但是示出了叶片组件处于其与最大延长的(磨损的)链条接触的完全工作行程位置；

图3是链条张紧器的叶片组件部分的前视图；

图3A类似于图3，其示出了***平衡时的受力分析图，为了清晰起见将叶片组件的部分移除；

图3B和3C各自是图3A的叶片组件的自由端部和枢转端部的放大视图；

图3D是叶片组件的板簧部分的前视图；

图3E类似于图3D，但是示出弹簧根据其操作状态处于不同的高度；

图3F是弹簧的仰视图(处于高度h1)；

图4类似于图3A，但是示出叶片组件处于其如将会关于磨损的(延长的)链条发生的那样的完全行程位置；

图4A和4B各自是图4的叶片组件的自由端部和枢转端部的放大视图；

图5是根据所提出的改进形成的链条张紧器的叶片组件部分的前视图；

图5A类似于图5，其示出了***平衡时的受力分析图，为了清晰起见将叶片组件的部分移除；

图5B和5C各自是图3A的叶片组件的自由端部和枢转端部的放大视图；

图6类似于图5A，但是示出叶片组件处于其如将会关于磨损的(延长的)链条发生的那样的完全行程位置；

图6A和6B各自是图6的叶片组件的自由端部和枢转端部的放大视图；

图7A和7B针对图1-4B的已知叶片组件BAS’和根据所提出的改进形成的叶片组件(比如图5-6B所示出的叶片组件BAS)各自示出自由端部和枢转端部处作为弹簧工作行程WT的函数的叶片下壁的偏移。

具体实施方式

图5-6B示出叶片组件BAS，除了在本文中另外示出或说明的内容之外，其与图1-4B所示的叶片组件BAS’相同。尤其是，以下根据所提出的改进描述的图5-6B的新的叶片组件BAS可操作地组装到支架K或类似的安装结构，以提供用于如图2所示的发动机正时驱动***的张紧器T，除了在本文中示出和/或描述的图1-4B的叶片组件BAS’和图5-6B所示的叶片组件BAS之间的区别之外，该张紧器T在结构和功能上与张紧器T’相同。在叶片组件BAS’和提出的叶片组件BAS之间的某些共有的特征通过省略上标号(’)符号的相同的附图标记表示，并且在本文中不再描述。用于叶片组件BAS的板簧S与用于叶片组件BAS’的板簧相同，但是所提出的改进不限制于诸如上述的任何特定的弹簧力。

图5示出叶片组件BAS处于其针对新的(可能最短的)链条15的最初操作位置。弹簧S在第一槽SL1和第二槽SL2各自的最外侧端壁E1、E2之间居中，并且第一弹簧边缘SE1和第二弹簧边缘SE2各自放置成在由有效弹簧长度L_E限定的位置10、12处与分别的下槽壁表面LW1、LW2线接触，有效弹簧长度L_E为弹簧S的相对的第一边缘SE1和第二边缘SE2之间的直线距离。弹簧S的弓形中央部分S3接触叶片B的中央部分B3的底面或内表面IS。弹簧S可以包括一叠嵌套的板簧。

图5以虚线示出现有技术的叶片组件BAS’的枢转端部筒BL’的局部视图，并且可以看出叶片组件BAS’和新的叶片组件BAS之间的主要区别是新的叶片B的筒BL、枢转孔PB和枢转轴线P出于下述原因相对于弹簧S的中间点S_MP向外移动。如图5所示，现有技术的枢转轴线P’与弹簧中点S_MP间隔距离20，而新的枢转轴线P与弹簧中点S_MP间隔更大的距离120。如此，现有技术的叶片B’的枢转孔接触部位18向外移动距离d_P至用于新的叶片B的新的枢转孔接触部位118。同样，叶片B的相对的自由端部B2相对于已知叶片B’的自由端部B2’被改变，以将叶片脚部BF与斜坡R的接触点相对于弹簧中点S_MP从用于叶片B’的部位14向外移动到用于叶片B的新的部位114，在斜破上的14和114之间的距离由d_R表示。本领域的技术人员将意识到接触部位14移动到本申请的叶片组件BAS的接触部位114的距离d_R等于上述关于图3A的已知叶片组件BAS’的所需偏移距离d_R’，使得d_R’＝d_R。同样，接触部位18移动到本申请的叶片组件BAS的接触部位118的距离d_P等于上述关于图3A的已知叶片组件BAS’的所需偏移距离d_P’，使得d_P’＝d_P。

图5A与图5类似，但是为了简化附图，省略了弹簧保持壁和突起W1、T1、W2、T2。图5A中的叶片组件BAS被示出为处于其用于新链条的最初操作位置，并且，在使用中将使得链条段(未示出)与中央叶片段B3的外表面OS在对应于且大致对齐于弹簧中点S_MP的部位接触，其中弹簧中点S_MP在弹簧的相对的第一端部SE1和第二端部SE2之间的一半处，与各弹簧端部SE1、SE2线性间隔L_E/2的距离。***BAS处于平衡，并且作用于叶片组件的力矢量的总和将等于零。叶片组件将对链段施加作为张紧器弹簧S的偏移高度的函数的力SF_MAX，并且链段17将对叶片外表面OS施加相等且反向的力CF_MAX。在一个实施方式中，新的链条位置处的链条张紧力为20lbs。以实心黑色填充示出的作用于叶片上的力矢量为：在叶片中点处对外叶片表面OS起作用的垂直链条力CF_MAX；在叶片的自由端部处、在接触部位114处对叶片脚部BF起作用的支架斜坡力F_R，其垂直于斜坡表面R且相对于参考线L_REF2成角度θ，参考线L_REF2设置成垂直于将弹簧S的相对的第一边缘SE1和第二边缘SE2相连接的长度L_E的线(在所示的示例中，θ垂直参考线是垂直定向的)；以及支架枢转销力F_P，其作用在叶片的枢转端部处、穿过叶片枢转孔PB的中心或枢转轴线P在接触部位118处对叶片枢转孔PB的内径起作用并且也相对于参考线L_REF1成角度θ，参考线L_REF1垂直于弹簧长度L_E的线延伸，使得力矢量F_R、F_P的水平分量抵消。力矢量F_R、F_P大致相等。类似地，以交叉阴影线填充示出的弹簧力矢量SF_MAX、SF_R、SF_P作用于叶片B内部，并且这些力矢量的总和也等于零。弹簧力矢量SF_P和SF_R在各自的接触部位10、12处作用于槽下壁LW1、LW2上。

图5B是图5A的叶片在自由端部斜坡处的局部放大视图，并且图5C是图5A的叶片在枢转端部处的局部放大视图。如图5B所示，不同于已知叶片BAS’，在叶片自由端部B2处的力矢量SF_R和F_R彼此对齐或者一致，以消除相对于彼此的任何偏移，并且防止相对于弹簧边缘接触部位12建立作用于第二弹簧保持槽SL2的下壁LW2的任意力臂。如此，下壁LW2将不会如上述针对已知叶片组件BAS’那样朝向内表面IS偏移。类似地，如图5C所示，在叶片B1枢转端部处的力矢量SF_P和F_P彼此对齐或一致，以消除相对于彼此的偏移，并且防止相对于弹簧边缘接触部位10建立作用于第一弹簧保持槽SL1的下壁LW1的任意力臂。如此，大大地减少了如上述针对已知叶片组件BAS’那样的下壁LW1、LW2朝向内表面IS的偏移，以最小化或防止弹簧端部SE1、SE2和下壁表面LW1、LW2之间的相关的不需要的相对纵向移动，否则其将导致在如上述针对已知叶片组件BAS’那样的在端壁E1、E2处由弹簧端部SE1、SE2进行的切割或切削动作。

图6示出随着链条15磨损并且松弛的链段17变长到其最大的设计长度，叶片组件BAS将移动到其对应于弹簧高度h2以及限定在弹簧边缘SE1、SE2之间的距离L_EFT的完全行程操作位置。由于叶片组件BAS的枢转端部所围绕旋转的枢转轴线P被固定，因此随着链条变长并且弹簧高度从h1增加到h2，叶片组件BAS必须围绕枢转轴线P略微旋转。随着叶片组件BAS变短和旋转，叶片脚部BF在斜坡R上的接触部位114移动到斜坡R上的接触部位114FT。为了进一步说明叶片组件BAS的运动，还在图6中使用虚引线示出在槽SL1、SL2中的用于第一弹簧接触部位10和第二弹簧接触部位12的图5(新链条)的位置。***处于平衡并且作用于叶片组件BAS上的力矢量的总和等于零。叶片组件将对链段施加作为张紧器弹簧S的偏移高度的函数的力SF_FT，并且链段17将对叶片外表面OS施加相等且反向的力CF_FT。在一个实施方式中，在此最大长度磨损链条位置处的链条张紧力为10lbs。以实心黑色填充的作用在叶片上的力矢量为：在叶片中点处对外叶片表面OS起作用的链条力CF_FT；在叶片的自由端部处、在接触部位114FT处对叶片脚部BF起作用的支架斜坡力F_RFT，其垂直于斜坡表面R且相对于参考线L_REF2成角度β，参考线L_REF2定向成垂直于将弹簧S的相对的边缘SE1、SE2相连接的长度L_EFT的线；以及支架枢转销力F_PFT，其作用在叶片的枢转端部处、穿过叶片枢转孔PB的枢转轴线/中心P在接触部位118FT处对叶片枢转孔PB起作用并且也相对于参考线L_REF1成角度θ，参考线L_REF1定向成垂直于弹簧长度L_EFT的线，使得力矢量F_RFT、F_PFT的水平分量抵消。作用于叶片上的外部力矢量的总和等于零，并且力矢量F_RFT、F_PFT大致相等。类似地，以交叉阴影线填充示出的弹簧力矢量SF_FT、SF_RFT、SF_PFT作用于叶片B内部，并且这些力矢量的总和也等于零。弹簧力矢量SF_PFT和SF_RFT在各自的接触部位10、12处作用于槽下壁LW1、LW2上。

图6A是图6的叶片在自由端部斜坡处的局部放大视图，并且图6B是图6的叶片在枢转端部处的局部放大视图。如图6A所示，相对的力矢量SF_RFT和F_RFT在叶片自由端部B2处彼此保持对齐和一致同时没有建立不利的力臂，因为随着链条磨损和变长而与斜坡R接触的叶片脚部BF的外表面被限定为具有半径116的柱面弧段，该柱面弧段的弧中心位于弹簧边缘SE2与槽下壁LW2相接触的弹簧接触部位12处或与弹簧接触部位12一致，并且如此，针对叶片组件BAS的完全工作行程，与支架斜坡R接触的叶片脚部将有利地保持在径向表面116上。因此，斜坡力矢量FR和所述自由端部弹簧力矢量SF_R针对叶片组件BAS的初始操作位置(图5)和所述叶片组件BAS的完全行程操作位置(图6)以及针对叶片组件的初始操作位置和完全行程操作位置之间的所有操作位置彼此对齐且一致。

参考图6B，当叶片组件BAS移动到其完全行程位置时，叶片枢转端部B1处的力矢量SF_PFT和F_PFT不再对齐，但是在叶片完全行程位置处建立的偏移或力臂d_PFT保持为远远小于已知叶片组件BAS’，并且足够小，以致于将发生槽下壁LW1朝向内表面IS的小的偏移或者没有偏移，尤其考虑到当叶片组件BAS处于其图6所示的完全行程位置时，相比其最初安装(新链条)位置，在叶片的枢转端部处、在接触部位118FT处穿过叶片枢转孔PB的枢转轴线/中心P而对叶片枢转孔PB起作用的支架枢转销力F_PFT的大小极大地降低。在可选的实施方式中，当叶片组件BAS移动到其完全行程位置时，叶片枢转端部B1处的力矢量SF_PFT和F_PFT保持一致，这可以在设计参数允许枢转销PIN的部位移动的情况下实现。

图7A和7B各自针对使用磨损链条的已知叶片组件BAS’(虚线)和根据所提出的改进形成的叶片组件BAS(实线)示出作为弹簧工作行程WT的函数的自由端部和枢转端部处的叶片下壁LW2、LW1的偏移。在本示例中，叶片B’的槽SL1’、SL2’和叶片B的槽SL1、SL2具有在已知的参考部位测量的3毫米(mm)的标称高度(如左侧轴线所示)，在本示例中，当从端壁上的下壁LW1’、LW2’、LW1、LW2和内表面IS’、IS之间的中点部位测量时，该参考部位位于设置为垂直于下壁LW1’、LW2’、LW1、LW2并且与分别的端壁E1’、E2’和E1、E2向内间隔开6mm的参考平面中。右轴线表示在槽SL1’、SL2’、SL1、SL2的高度减少方面下壁LW1’、LW2’、LW1、LW2朝向内表面IS’、IS的偏移，即，右轴线上0mm的偏移对应于左轴线上的全高3mm的槽，而右轴线上0.10mm的偏移值对应于左轴线上2.9mm的槽高度值，以表示下壁已朝向内表面偏移0.1mm并且槽高度已减少至2.9mm。类似地，0.2mm的偏移值对应于槽SL1’、SL2’、SL1、SL2的高度被减少至2.8mm。

在使用中，张紧器叶片组件BAS’、BAS将通过由其磨损的链条长度(例如参见图4和6)允许的叶片位置和偏移或变平的位置(例如参见图3A和5A)之间的运动AMPL而振动，并且叶片组件的这种振动将对应于图3E所示的其工作行程范围WT内的弹簧高度变化，其中WT＝h2－h1。弹簧高度从其完全工作行程位置h2到偏移或变平的h1位置的变化被示出在水平轴线上，其中WT＝0表示弹簧的完全工作行程位置h2，并且WT＞0的值表示弹簧朝向h1的偏移或变平(在本示例中，WT的范围从0mm到5.62mm)。图7A和7B表示FEA数据，其示出在叶片组件BAS’、BAS和弹簧S的变平期间槽下壁LW1’、LW2’、LW1、LW2朝向内表面IS、IS’随着WT和负载增加而增加的偏移。然而，可以看出，相比使用已知叶片B’的已知叶片组件BAS’，使用根据所提出的改进构造的叶片B的叶片组件BAS呈现出下壁LW1、LW2的更小的偏移。尤其是，将具有本叶片组件BAS与已知叶片组件BAS’相比，可以看出自由端部B2’、B2处的最大偏移从0.15mm被减少至0.07mm，而枢转端部B1’、B1处的最大偏移从0.14mm被减少至0.01mm。本领域的技术人员将意识到叶片自由端部B2处的力矢量SF_R和F_R的对齐和叶片枢转端部B1处的力矢量SF_P和F_P的对齐(至少在叶片组件BAS的最大负载期间)将充分减少弹簧端部SE1、SE2和分别的下壁LW1、LW2之间的相对运动和已知叶片组件BAS’发生的相关端壁切割动作。如此，叶片组件BAS将比叶片组件BAS’更加耐用，尤其是在以较高RPM运行的现代发动机中。

已经参考优选的实施方式描述了本发明。本领域的技术人员会想到与本发明有关的变型和修改，并且目的是将权利要求解释地尽量宽泛，以包含所有这些变型和修改同时保持权利要求的有效性。

Claims

1.一种链条张紧器，其包括：

支架，其包括主壁、从所述主壁向外突出的斜坡以及连接到主壁且从主壁向外突出的销；

叶片组件，其可操作地连接到所述支架，所述叶片组件包括：

聚合物叶片，其包括第一端部、第二端部和在第一端部和第二端部之间延伸的中央部分，所述中央部分包括：(i)适于被相关链条滑动地接合的外表面；以及(ii)相对于所述外表面位于所述中央部分的相对侧的内表面；

枢转孔，其围绕枢转轴线被限定在叶片的第一端部中；

脚部，其位于叶片的第二端部处；

第一弹簧接收槽，其位于所述叶片的所述第一端部中，所述第一弹簧接收槽位于所述内表面和与所述内表面间隔开的第一下壁之间；

第二弹簧接收槽，其位于所述叶片的所述第二端部中，所述第二弹簧接收槽位于所述内表面和与所述内表面间隔开的第二下壁之间；

弹簧，其包括位于所述第一弹簧接收槽中的第一端部、位于所述第二弹簧接收槽中的第二端部、以及位于第一弹簧端部和第二弹簧端部之间并且与所述叶片的中央部分的所述内表面接触的中央部分，

所述弹簧的所述第一端部在第一接触部位处与所述第一下壁接触，并且所述弹簧的所述第二端部在第二接触部位处与所述第二下壁接触，使得枢转端部弹簧力矢量SF_P在所述第一接触部位处作用于所述第一下壁上，并且自由端部弹簧力矢量SF_R在所述第二接触部位处作用于所述第二下壁上，其中：

所述张紧器的叶片组件安装于所述支架上，同时所述销位于枢转孔中并且所述叶片的所述脚部支撑于所述斜坡上；

枢转销力矢量F_P穿过所述枢转轴线而作用于所述枢转孔的内径上；

斜坡力矢量F_R在所述叶片的脚部接触所述斜坡的斜坡接触部位处作用于所述叶片的脚部上；

所述斜坡力矢量F_R和所述自由端部弹簧力矢量SF_R彼此对齐且一致。

2.根据权利要求1所述的链条张紧器，其中，针对所述叶片组件的初始操作位置，所述斜坡力矢量F_R和所述自由端部弹簧力矢量SF_R彼此对齐且一致。

3.根据权利要求2所述的链条张紧器，其中，针对所述叶片组件的完全行程操作位置，所述斜坡力矢量F_R和所述自由端部弹簧力矢量SF_R也彼此对齐且一致。

4.根据权利要求3所述的链条张紧器，其中，针对所述叶片组件的所述初始操作位置和所述完全行程操作位置之间的所有操作位置，所述斜坡力矢量F_R和所述自由端部弹簧力矢量SF_R也彼此对齐且一致。

5.根据权利要求4所述的链条张紧器，其中，所述叶片的所述脚部包括与所述斜坡接触的外表面，其中所述脚部的所述外表面包括柱面弧段，该柱面弧段所包括的半径包含有位于所述弹簧的所述第二端部与所述第二下壁相接触的所述第二接触部位处的弧中心，使得针对所述叶片组件的所述初始操作位置、所述叶片组件的所述完全行程操作位置和所述叶片组件的所述初始操作位置和所述完全行程操作位置之间的所有操作位置，所述叶片的脚部的所述柱面弧段接触所述斜坡。

6.根据权利要求2所述的链条张紧器，其中，针对所述叶片组件的所述初始操作位置，所述枢转销力矢量F_P和所述枢转端部弹簧力矢量SF_P彼此对齐且一致。

7.根据权利要求3所述的链条张紧器，其中，针对所述叶片组件的所述初始操作位置，所述枢转销力矢量F_P和所述枢转端部弹簧力矢量SF_P彼此对齐且一致，并且针对所述叶片组件的所述完全行程操作位置，所述枢转销力矢量F_P和所述枢转端部弹簧力矢量SF_P彼此偏移。

8.根据权利要求3所述的链条张紧器，其中：

所述叶片组件的所述初始操作位置对应于弹簧S的第一高度h1，其中弹簧在弹簧的相对的第一端部和第二端部之间限定距离L_E；

所述叶片组件的所述完全行程操作位置对应于弹簧S的第二高度h2，其中弹簧在其相对的第一端部和第二端部之间限定距离L_EFT，其中h2＞h1且L_EFT＜L_E。

9.根据权利要求8所述的链条张紧器，其还包括链条，该链条与所述叶片的所述外表面接触并且在所述叶片外表面的中点处对所述叶片的所述外表面施加链条力CF_MAX，所述叶片外表面的中点与位于弹簧的所述相对的第一端部和第二端部之间中间处的弹簧中点S_MP对齐。

10.根据权利要求1所述的链条张紧器，其中，所述叶片的所述脚部包括与所述斜坡接触的外表面，其中所述脚部的所述外表面包括柱面弧段，该柱面弧段所包括的半径包含有位于所述弹簧的所述第二端部与所述第二下壁相接触的所述第二接触部位处的弧中心。

11.一种链条张紧器***，其包括：

枢转孔，其围绕枢转轴线被限定在叶片的第一端部中；

脚部，其位于叶片的第二端部处；

所述弹簧的所述第一端部在第一接触部位处与所述第一下壁接触，并且所述弹簧的所述第二端部在第二接触部位处与所述第二下壁接触，使得枢转端部弹簧力矢量SF_P在所述第一接触部位处作用于所述第一下壁上，并且自由端部弹簧力矢量SF_R在所述第二接触部位处作用于所述第二下壁上；

链条，其与所述叶片的所述外表面接触并且对所述叶片的所述外表面施加链条力，

其中，所述张紧器叶片组件被安装在所述支架上，同时所述销位于枢转孔中并且所述叶片的所述脚部支撑于所述斜坡上；

斜坡力矢量F_R在所述叶片脚部接触所述斜坡的斜坡接触部位处作用于所述叶片脚部上；

12.根据权利要求11所述的链条张紧器***，其中，针对所述叶片组件的初始操作位置，所述斜坡力矢量F_R和所述自由端部弹簧力矢量SF_R彼此对齐且一致。

13.根据权利要求12所述的链条张紧器***，其中，针对所述叶片组件的完全行程操作位置，所述斜坡力矢量F_R和所述自由端部弹簧力矢量SF_R也彼此对齐且一致。

14.根据权利要求13所述的链条张紧器***，其中，针对所述叶片组件的所述初始操作位置和所述完全行程操作位置之间的所有操作位置，所述斜坡力矢量F_R和所述自由端部弹簧力矢量SF_R也彼此对齐且一致。

15.根据权利要求14所述的链条张紧器***，其中，所述叶片的所述脚部包括与所述斜坡接触的外表面，其中所述脚部的所述外表面包括柱面弧段，该柱面弧段所包括的半径包含有位于所述弹簧的所述第二端部与所述第二下壁相接触的所述第二接触部位的弧中心，使得针对所述叶片组件的所述初始操作位置、所述叶片组件的所述完全行程操作位置和所述叶片组件的所述初始操作位置和所述完全行程操作位置之间的所有操作位置，所述叶片脚部的所述柱面弧段接触所述斜坡。

16.根据权利要求12所述的链条张紧器***，其中，针对所述叶片组件的所述初始操作位置，所述枢转销力矢量F_P和所述枢转端部弹簧力矢量SF_P彼此对齐且一致。

17.根据权利要求13所述的链条张紧器***，其中，针对所述叶片组件的所述初始操作位置，所述枢转销力矢量F_P和所述枢转端部弹簧力矢量SF_P彼此对齐且一致，并且针对所述叶片组件的所述完全行程操作位置，所述枢转销力矢量F_P和所述枢转端部弹簧力矢量SF_P彼此偏移。

18.根据权利要求13所述的链条张紧器***，其中：

19.根据权利要求11所述的链条张紧器***，其中，所述叶片的所述脚部的与所述斜坡接触的所述外表面包括柱面弧段，该柱面弧段由弧中心与所述弹簧的所述第二端部和所述第二下壁相接触的所述第二接触部位一致的半径限定。

20.一种用于链条张紧器的叶片组件，所述叶片组件包括：

枢转孔，其围绕枢转轴线被限定在叶片的第一端部中；

脚部，其位于叶片的第二端部处，并且包括适于接合相关的支撑表面的外表面；

弹簧，其包括位于所述第一弹簧接收槽中的第一端部、位于所述第二弹簧接收槽中的第二端部、以及位于第一弹簧端部和第二弹簧端部之间并且与所述叶片中央部分的所述内表面接触的中央部分，

所述弹簧的所述第一端部在第一接触部位处与所述第一下壁接触，并且所述弹簧的所述第二端部在第二接触部位处与所述第二下壁接触，

其中，所述叶片的所述脚部的所述外表面包括柱面弧段，该柱面弧段由弧中心位于所述弹簧的所述第二端部与所述第二下壁相接触的所述第二接触部位处的半径限定。