CN1550693A - 两步加工合一的链条张紧装置臂或导轨 - Google Patents

Abstract

提供了一种装置，如链条张紧装置臂，并提供了该装置的制造方法。该装置包括顶部磨损件和底部结构件，其中通过在单个成型周期内形成顶部磨损件和底部结构件制成该装置。

Description

两步加工合一的链条张紧装置臂或导轨

技术领域

本发明涉及链条张紧装置或导轨领域。更具体地，本发明涉及两步加工合一的链条张紧装置臂或导轨。

背景技术

已公知链条张紧装置臂和导轨被用于内燃机中。在典型的具有一个或多个顶置凸轮轴的引擎中，由于从凸轮轴到曲轴的距离增加，有必要在调速链条***中加入导向和张力调整元件，以确保链条张力被保持在可接受的限度内。

由于这些导向元件与移动链条连续接触，该元件需要耐磨并具有摩擦特性。它们既不会引起接触表面的破损，也不会造成调速驱动***效率低下。而且，由于在一些情况下，链条和导轨或张紧装置臂之间的接触力可能相当大，它们必须具有足够的结构强度以承受这些接触力。

典型地，接触元件材料的解决方法之一涉及使用一种尼龙6/6型表面，因为其具有优良的摩擦、磨损和高温特性。但是，这种形式的材料不具有结构完整性来处理从链条传送到导向***元件的力或由张紧装置臂施加给链条的力。对于该问题的普通解决方法为：通过一种金属或纤维增强塑料结构件——铸铁、压铸铝、填充玻璃的尼龙或冲压钢——来支承尼龙接触表面。该方法需要接着将该结构或摩擦表面组装为最终部件。另一种选择是，该方法需要完全精加工该结构元件并随后将其***模具，从而在结构元件的顶部制成接触表面。在这两种情况下，材料的不同导致一些难以解决的独特的问题，原因在于组装过程和所涉及的材料的膨胀特性不同。另外，这些非合一的组件的成本也相对较高。

对于组装问题，应该注意的是：不仅必须仔细考虑匹配元件的公差，在室温和引擎工作升温时还必须保持界面的结构完整性。而且，由于材料不同，它们的膨胀和收缩特性不同，因此，在温度极限时，由于物理约束可能产生特殊的应力。另一种选择是，由于元件之一膨胀或收缩的量大于其匹配部件而导致材料之间的界面被物理上改变。

美国专利No.4,832,664介绍了一种用于引导和/或拉紧用于内燃机的链条的导轨以及该导轨的制造方法，例如，介绍了用于驱动凸轮轴，附属件或相似部件的导轨。由于涉及重量和制造的原因，该导轨由塑性材料制成并由滑轨衬体和托架形成。托架和滑轨衬体在渐进的制造周期中制成，并通过一个或几个楔形榫头相互连接。

但是，上述导轨和制造该导轨的方法需要两个单独的成型步骤。该方法需要在第一步之后将托架部件从模具中移开。接着在单独的一步中，滑轨衬体在托架上成型。具有这两个单独的步骤有其弊端。包括：需要用于形成每个部件的两个单独的装置，如两个单独的成型装置；或者至少需要在第一步之后将部件从模具中移开；以及最后的一个缺点，用于制造张紧装置臂或导轨的成本费较高用和所需空间较大。

因此，有必要用一种特殊的模具，用相同的基本成型装置将两个步骤结合起来，该模具能够制造最终产品，而不必在第一步之后将部件从模具中移开。

发明内容

本发明的目的就是要通过两步加工成型过程，用相容的材料(其可通过相同的基本成型设备成型)，通过特殊的模具(该模具能够制造最终产品，而不必在第一步之后将部件从模具中移开)，来制造张力调整和导向元件。

本发明的另一个目的就是要制造张力调整和导向元件，其在使成本和空间最小化的同时提供足够的结构完整性。

本发明的另一个目的就是要提供一种装置，以解决填充件和未填充件之间的热膨胀差异，从而不会诱发内应力可能造成的变形(如蠕变)或结构失效。

相应地，提供了一种具有链条的装置。该装置包括：具有第一端和第二端的结构件，该第二端在结构上比第一端更坚固，该结构件还包括横越第一端和第二端的顶表面，该顶表面具有预定的厚度；具有第一表面和第二表面的磨损件，设置第一表面与链条接合，第二表面与顶表面物理连接，允许在顶表面和第二表面之间产生相对移动；顶表面结构件包括设有一组开口，用于容纳磨损件的一组连接件，其中连接件从第二表面伸出，并具有完全穿过这组开口的第二表面的部分；这组开口的尺寸比连接件的尺寸更大，因此允许在结构件和磨损件之间产生相对移动。

相应地，提供了制造该装置的方法。该方法包括以下步骤：提供单个的成型装置；提供具有第一端和第二端的结构件，该第二端在结构上比第一端更坚固，该结构件还包括横越第一端和第二端的顶表面，该顶表面具有预定的厚度；提供了具有第一表面和第二表面的磨损件，设置第一表面与链条接合，第二表面与顶表面物理连接，允许在顶表面和第二表面之间产生相对移动；在一个成型周期内，用相同的成型装置成型出结构件和磨损件；并使结构件与磨损件在单个的成型周期内结合。

附图说明

为了能具体地了解本发明获得上述特点、优点和目的的方式，参照在所附各图中加以阐述的实施例，下文中有关于本发明的更详细的描述，其在上文中已简要概括。

应该注意的是：所附各图仅示出了本发明的典型实施例，因此，不应当认为其限制了本发明的范围，因为本发明还可以使用其它等效实施例。

图1为本发明的透视图，其中两步加工成型部件，其中除了两步加工成型之外，无需元件组装；

图1A为图1的顶部或磨损件的透视图；

图1B为本发明的顶部透视图，其中示出了图1的结构件的顶表面；

图2示出了本发明的两步加工成型部件，其中采用了U形和I形梁结构的组合；

图2A为图1A和图2中沿线A-A的截面图，其中在U形梁结构部分示出了张紧装置臂或导轨的顶部磨损部分与底部结构部分的连接；

图2B为图1A和图2中沿线A-A的截面图，其中在I形梁结构部分示出了张紧装置臂或导轨的顶部磨损部分与底部结构部分的连接；

图3A示出了本发明的两步加工成型部件互锁设计的透视图，其适应而不阻止热膨胀；

图3B示出了沿图3A中的B-B线的截面图；以及

图3C示出了图3B的圈C内的放大图。

具体实施方式

这部分包括本发明的说明，其中包括便于了解本发明的本发明的优选实施例。应该注意的是：实施例只用于描述本发明。本发明的权利要求部分限定了法律授予产权的界线。

参照图1，示出了两步加工成型部件10，其中无需元件组装。结构件12形成了两步加工成型部件10的基底。结构件12具有大体细长的形状，并包括沿着结构件12纵向长度的顶部磨损表面14。结构件12可以由玻璃填充的塑料或聚合体结构制成。在结构件12的第一端15处提供了连接件16，其具有环形开口，用于与固定件(未示出)枢转连接，该固定件关于链条固定。合适的连接件(未示出)，如螺栓或定位销，可通过连接件16换位，以便与固定件相连。沿着结构件12的第二端17，在结构件12的两侧形成凹进部分18(只示出了一侧)。

提供了磨损件20，其由具有比结构件12更大弹性或更低硬度的材料制成。磨损件20可以由聚合体材料制成，如未经玻璃强化的塑料。磨损件20具有这样的形状，其跟踪或跟随结构件12的大体细长的形状。磨损件20还包括第一表面22和第二表面24。设置第一表面22与链条(未示出)接触，因此使链条保持合适的张力。设置第二表面24与结构件12的顶表面14物理接触。应指出的是：在磨损件20和结构件12之间没有化学连接，即使两元件(12，20)由聚合体材料制成。磨损件20被分成第一端25和第二端27。第一端25在结构上与磨损件20的第一端15相对应。第二端27在结构上与磨损件20的第二端17相对应。

在磨损件20的第一端15上形成了一组连接件26。元件26从第二表面24伸出，以延伸穿过在顶表面14上形成的开口30(参见图1B)。要注意的是：顶表面14具有合适的厚度以便连接件26延伸完全从中穿过，并可允许顶部(参看图2A)将磨损件20和结构件12物理固定在一起。

参看图1B，为本发明的顶部透视图，其中示出了图1中的结构件的顶表面。开口30包括***部分或区域32和锁定部分或区域34。***部分32被提供以便连接件26初始***，其中顶部延伸完全穿过开口30。在顶部完成延伸之后，沿箭头36进行侧向运动，从而连接件的顶部26移入锁定区域34。

正如要注意的，由于连接件26和开口30之间的尺寸差异，允许在磨损件20和结构件12之间进行相对物理移动。

形成本发明的张紧装置的示例方法涉及使用具有顶表面14的玻璃填充的塑料结构件12。该结构件作为第一步被浇铸(如注射成型)到结构支架内，其接着被部分固化。在该结构支架完全固化之前，磨损件20从中形成，其中具有链条的接触面22在顶表面14上成型，在顶表面14的顶部最好使用未经玻璃强化的塑料。

本发明还介绍了张紧装置臂和制造该张紧装置臂和链条导向元件的方法，其在使成本和空间最小化的同时提供了足够的结构完整性。为了使结构支架件12具有足够的强度和刚性，该元件的截面最好具有I形梁的形状。但是，当试图浇铸I形梁形状的元件时，模具加工操作是这样的：即只有有限数量的元件能够同时成型，从而使该过程的商业可行性降低。从成型的观点来看，更适合的设计就是采用U形支架。但是，这样的结构的强度不足以承受该部件最终所经受的应力。

参看图1和1B，结构件12的第一端15，为了克服上述缺点，本发明介绍了一种结构件12，其具有部分为I形和部分为U形的截面。换言之，提供了结构件12，其为单个的物理元件，其具有呈U形的第一端15和呈I形的第二端17。通过在高应力区如结构件12的第二端17采用I形梁结构以及在支架12的低应力区采用U形结构，有可能同时浇铸足够数量的元件。参看图2。

要注意的是：结构件12的形状并不局限于U形和I形梁。元件12可以是以下形状中的至少两种的组合：U形、I形梁，H形梁，E形以及其它合适的结构形式。

参看图2，示出了与图1所示的张紧装置相似的枢转张紧装置12。张紧装置12可以被再分为两个同时形成的结构。第一结构为上述的I形梁。如图所示，在第二端17的每一侧上形成了凹进部分18(只示出了一侧)。中心部分28也是I形梁的一部分，其形成了第二端17的部分结构。采用I形梁结构的原因之一就是：对于枢转链条，与结构件12的第一端15相比，在第二端17需要张紧的、更高的结构完整性。正如要注意的，I形梁的位置由本发明的实际实施来确定。

要注意的是：在本实施例中，示出了枢转链条张紧装置臂。但是，本发明希望介绍其他类型的链条张紧装置臂和链条导轨，其具有两步加工成型过程，利用能够用相同的基本成型设备成型的相容的材料，通过特殊的模具，其能够制造最终的产品而无需在第一步之后将部件从模具移开。

还要注意的是：张紧装置臂的两个组件，即结构12和磨损件20，使用相同的成型工具在一个周期内成型。

参看图2A，为沿图1A和2的线A-A的截面图，其中示出了张紧装置的顶部和底部的连接。顶部可以是磨损件20。底部可以是结构件12。在U形梁结构部分或第一端15，提供了U形(为此处的特殊描述，或者为N形)结构。结构件12的第一端15与磨损件20的第一端25相对应。在该截面图中，各连接件26具有尖端26c，其延伸完全穿过顶表面14。

参看图2B，示出了图2中沿A’-A’的截面图。在该部分，结构件12具有I形梁的形式。结构件12的顶表面14与磨损件20的相应表面有紧密的物理接触或物理连接。这两个表面最好具有适于连接的形状，如扁平的形状。

提供了一种解决填充件和未填充件之间的热膨胀差异的装置，从而不会引入可能造成变形或结构失效的内应力。本发明的其它可选实施例中的元件可以使用复合材料。如图3(A-C)中所示的互锁设计提供了在所有温度条件下出现的第一和第二成型步骤之间的间隙，因此无需引入作用在元件上的应力即能适应膨胀和收缩差异。

参看图3A，示出了本发明的两步加工成型部件互锁设计的透视图，该设计适应而不阻止热膨胀。图3A的数字与前面各图中相同的数字相对应。

正如要注意的，在不同的材料中发生蠕变，而蠕变造成元件的形状发生变化。在本发明的一些实施例中，元件之间的热特性是不同的。例如，结构件12和磨损件可以认为是具有不同热特性的不同元件。如果两个元件经受引擎的工作条件，其中温度发生变化，希望减少蠕变效应。下文介绍了用于克服蠕变效应的一组间隙40，50。

参看图3B，示出了图3A中沿B-B的截面图。图3B中的数字与前面各图中相同的数字相对应。

参看图3C，示出了图3B中圈C的放大图。磨损件20的连接件26延伸穿过结构件12的开口30。在开口30的第一表面30a和连接件26的第一端26a之间形成了第一间隙40。在开口30的第二表面30b和连接件26的第二端26b之间形成了第二间隙50。如图所示，间隙40和50允许结构件12和磨损件20之间的热膨胀或收缩不同。要注意的是：在结构件12和磨损件20之间没有化学连接。

如图3B所示，在其他两个开口30和连接件26上形成了相似的间隙。

相应地，应该了解的是：此处所述的本发明的实施例只是本发明的原理的示例性应用。对所列实施例的细节的参照并非要限定权利要求的范围，其自身列举了本发明必须具有的那些特征。

Claims (11)

1、一种与链条一起使用的装置，包括：

结构件，其具有第一端和第二端，第二端在结构上比第一端更坚固，该结构件还包括横越第一端和第二端的顶表面，该顶表面具有预定的厚度；

磨损件，其具有第一表面和第二表面，设置该第一表面与链条接合，该第二表面与顶表面物理连接，允许在顶表面和第二表面之间产生相对移动；

顶表面结构件，包括设置一组开口，用于容纳磨损件的一组连接件，其中连接件从第二表面伸出，并具有完全穿过这组开口的第二表面的部分；以及

这组开口的尺寸比连接件的尺寸更大，因此允许在结构件和磨损件之间产生相对移动。

2、根据权利要求1所述的装置，其中该装置是枢转链条张紧装置，其中该结构件包括枢转点。

3、根据权利要求1所述的装置，其中该装置是链条导轨。

4、根据权利要求1所述的装置，其中第一端形成了U形结构。

5、根据权利要求1所述的装置，其中第二端形成了I形梁结构。

6、根据权利要求1所述的装置，其中制成该结构件的材料比制成磨损件的材料的密度更高。

7、根据权利要求1所述的装置，其中磨损件由聚合体材料制成。

8、根据权利要求1所述的装置，其中结构件由聚合体材料制成。

9、一种用于制造该装置的方法，包括以下步骤：

提供单个的成型装置；

提供具有第一端和第二端的结构件，该第二端在结构上比第一端更坚固，该结构件还包括横越第一端和第二端的顶表面，该顶表面具有预定的厚度；

提供具有第一表面和第二表面的磨损件，设置第一表面与链条接合，第二表面与顶表面物理连接，允许在顶表面和第二表面之间产生相对移动；

在一个成型周期内，使用相同的成型装置浇铸结构件和磨损件；以及

使结构件与磨损件在单个的成型周期内结合。

10、根据权利要求9所述的方法，其中该结合步骤包括使磨损件的一组连接件完全延伸穿过结构件的一组开口。

11、根据权利要求9所述的方法，其中该方法利用注射成型，并且结构件或磨损件由不同的聚合体材料制成。

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