具有改进的结构的正时皮带张紧器
阅读说明：本技术 具有改进的结构的正时皮带张紧器 (Timing belt tensioner with improved structure ) 是由 米洛斯·巴廖佐维奇 拉雷什·I·科姆沙 弗拉维乌·V·丁卡 于 2018-05-01 设计创作，主要内容包括：在一方面中,提供了用于环状驱动构件的张紧器,并且该张紧器包括轴和基部单元、张紧器臂、皮带轮和张紧器弹簧。轴和基部单元能够安装成相对于发动机固定且包括用于紧固件的紧固件孔口。张紧器臂能够相对于轴和基部单元绕张紧器臂轴线枢转。皮带轮被以可旋转的方式安装至张紧器臂以用于旋转并且能够与环状驱动构件接合。张紧器弹簧定位成相对于轴和基部单元沿第一方向推动张紧器臂。张紧器弹簧包括多个线圈,所述多个线圈绕纵向轴线以大致螺旋的方式布置并且彼此径向地隔开,并且通常在纵向方向上离轴线的距离增大。(in one aspect, a tensioner for an endless drive member is provided and includes a shaft and base unit, a tensioner arm, a pulley, and a tensioner spring. The shaft and base unit are mountable to be fixed relative to the engine and include fastener apertures for fasteners. The tensioner arm is pivotable relative to the shaft and the base unit about a tensioner arm axis. A pulley is rotatably mounted to the tensioner arm for rotation and is engageable with the endless drive member. The tensioner spring is positioned to urge the tensioner arm in a first direction relative to the shaft and the base unit. The tensioner spring includes a plurality of coils arranged in a generally helical manner about a longitudinal axis and radially spaced from one another and generally increasing in distance from the axis in a longitudinal direction.)
本申请要求于2017年4月28日提交的美国临时专利申请No.62/491,469和于2017年10月4日提交的美国临时专利申请No.62/568,097的优先权的权益，两个美国临时专利申请的全部内容并入本文中。
技术领域
本公开涉及张紧器，并且具体地涉及操作成使同步环状驱动构件、诸如发动机上的正时皮带张紧的张紧器。
背景技术
张紧器是用于保持皮带(例如，正时皮带)或通过发动机被驱动并被用于驱动诸如凸轮轴的特定部件的其他环状驱动构件中的张紧力的已知的装置。张紧器通常包括安装至发动机的轴和基部单元、能够相对于基部绕枢转轴线枢转的张紧器臂、安装到臂上以用于与皮带接合的皮带轮以及在基部与臂之间起作用以将臂驱动到皮带中的弹簧。进入皮带的方向(即，弹簧对臂进行驱动的方向)可以被称为朝向自由臂位置的方向(即，朝向在没有皮带使张紧器臂停止的情况下张紧器臂将到达的位置)。这是减小弹簧势能的方向。当皮带张紧力减小时，张紧器臂通常沿该方向移动。远离皮带的方向(即，抵抗弹簧的偏置力的方向)可以被称为朝向载荷停止位置的方向，并且是弹簧势能增加的方向。当皮带张紧力增加时，张紧器臂通常沿该方向移动。已知的是，期望在张紧器上提供阻尼，以便在皮带的张紧力突然增加的过程中辅助张紧器臂抵抗其从皮带(例如，正时皮带)上被甩掉，皮带的张紧力突然增加可能使张紧器臂突然朝向载荷停止位置加速。然而，在至少一些应用中，将有益的是提供一种相比于一些其他张紧器而言被改进(例如更紧凑)的张紧器。
发明内容
在一个方面中，提供了一种用于环状驱动构件的张紧器。该张紧器包括能够相对于发动机安装成固定的的轴和基部单元、张紧器臂、皮带轮、轴套和张紧器弹簧。轴和基部单元包括紧固件孔口，该紧固件孔口用以允许紧固件穿过以将轴和基部单元固定地连接至发动机。张紧器臂能够相对于轴和基部单元绕臂枢转轴线枢转。张紧器臂具有第一轴向臂端部和第二轴向臂端部。张紧器臂具有包括皮带轮支承表面的径向外表面，并且该径向外表面从第一轴向臂端部延伸至第二轴向臂端部且完全没有任何径向突起。皮带轮被以可旋转的方式支承在张紧器臂的皮带轮支承表面上，以用于绕相对于张紧器臂轴线偏移的皮带轮轴线旋转，其中，皮带轮能够与环状驱动构件接合。轴套径向定位在轴和基部单元与张紧器臂之间以将张紧器臂径向地支承在轴和基部单元上。张紧器弹簧定位成绕张紧器臂轴线沿第一方向推动张紧器臂。
在另一方面中，提供了一种用于环状驱动构件的张紧器，并且该张紧器包括能够安装成相对于发动机固定的轴和基部单元、张紧器臂、皮带轮、轴套、张紧器弹簧和阻尼载体。轴和基部单元包括紧固件孔口，该紧固件孔口用以允许紧固件穿过以将轴和基部单元固定地连接至发动机。张紧器臂能够相对于轴和基部单元绕张紧器臂轴线枢转。皮带轮被以可旋转的方式安装至张紧器臂以用于绕相对于张紧器臂轴线偏移的皮带轮轴线的旋转。皮带轮能够与环状驱动构件接合。轴套径向地定位在轴和基部单元与张紧器臂之间以将张紧器臂径向地支承在轴和基部单元上。张紧器弹簧定位成绕张紧器臂轴线沿第一方向推动张紧器臂。张紧器弹簧是具有第一端部和第二端部以及位于第一端部与第二端部之间的多个线圈的扭转弹簧。第一端部和第二端部在第一端部与第二端部之间的扭矩传输期间分别由轴和基部单元以及张紧器臂推动，以便使线圈径向地伸展。阻尼载体包括定位成对第二弹簧端部进行保持的弹簧端部接合槽。阻尼载体还包括位于其上的径向内阻尼表面。第二弹簧端部和径向内阻尼表面相对于彼此定向成使得来自张紧器臂的在第二弹簧端部处在张紧器弹簧上的切向力导致了轴和基部单元在径向内阻尼表面上的反作用力，从而在张紧器臂相对于轴和基部单元绕臂枢转轴线的运动期间产生了摩擦阻尼。
在再一方面中，提供了一种用于环状驱动构件的张紧器，并且该张紧器包括轴和基部单元、张紧器臂、皮带轮和张紧器弹簧。轴和基部单元能够安装成相对于发动机固定。轴和基部单元包括紧固件孔口，该紧固件孔口用以允许紧固件穿过以将轴和基部单元固定地连接至发动机。张紧器臂能够相对于轴和基部单元绕张紧器臂轴线枢转。皮带轮具有能够与环状驱动构件接合的环状驱动构件接合表面。皮带轮能够以可旋转的方式安装至张紧器臂，以用于绕皮带轮轴线旋转，该皮带轮轴线相对于张紧器臂轴线偏移的偏移距离小于皮带轮的在环状驱动构件接合表面处的半径。张紧器弹簧定位成相对于轴和基部单元沿第一方向推动张紧器臂。张紧器弹簧包括彼此间隔开线圈至线圈间隙的多个线圈。用以进入张紧器弹簧的多个线圈中的任意两个相邻的线圈之间的间距小于多个线圈中的每个线圈的宽度，以便阻止张紧器弹簧与另一个相同的张紧器弹簧缠结。
在再一方面中，提供了一种用于环状驱动构件的张紧器，并且该张紧器包括轴和基部单元、张紧器臂、皮带轮和张紧器弹簧。轴和基部单元能够安装成相对于发动机固定且包括紧固件孔口，该紧固件孔口用以允许紧固件穿过以将轴和基部单元固定地连接至发动机。张紧器臂能够相对于轴和基部单元绕张紧器臂轴线枢转。皮带轮能够以可旋转的方式安装至张紧器臂以用于绕相对于张紧器臂轴线偏移的皮带轮轴线的旋转。皮带轮能够与环状驱动构件接合。张紧器弹簧定位成相对于轴和基部单元沿第一方向推动张紧器臂。张紧器弹簧包括多个线圈，所述多个线圈绕纵向轴线以大致螺旋的方式布置且彼此径向地间隔开，并且通常在纵向方向上离轴线的距离增大。
在再一方面中，提供了一种用于环状驱动构件的张紧器，并且该张紧器包括轴和基部单元、张紧器臂、皮带轮和张紧器弹簧。轴和基部单元能够安装成相对于发动机固定且包括紧固件孔口，该紧固件孔口用以允许紧固件穿过以将轴和基部单元固定地连接至发动机。轴和基部单元包括基部和与基部分开并且在其上安装有基部的轴。轴具有轴线并且具有第一轴向轴端部和第二轴向轴端部。轴具有径向外表面，该径向外表面包括臂支承表面并且从第一轴向轴端部延伸至第二轴向轴端部且完全没有任何径向突起。张紧器臂被以可枢转的方式支承在轴的臂支承表面上以用于绕张紧器臂轴线的枢转运动。皮带轮以可旋转的方式安装至张紧器臂以用于绕相对于张紧器臂轴线偏移的皮带轮轴线旋转，其中，皮带轮能够与环状驱动构件接合。张紧器弹簧定位成相对于轴和基部单元沿第一方向推动张紧器臂。张紧器弹簧具有第一端部、第二端部和位于第一端部与第二端部之间的多个线圈。第一端部定位成与基部传输扭矩，并且第二端部定位成与张紧器臂传输扭矩。
在再一方面中，提供了一种用于环状驱动构件的张紧器，并且该张紧器包括轴和基部单元、张紧器臂、皮带轮和张紧器弹簧。轴和基部单元能够安装成相对于发动机固定且包括紧固件孔口，该紧固件孔口用以允许紧固件穿过以将轴和基部单元固定地连接至发动机。轴和基部单元包括基部和与基部分开并且在其上安装有基部的轴。轴具有轴线并且具有第一轴向轴端部和第二轴向轴端部。轴具有径向外表面，径向外表面包括臂支承表面并且从第一轴向轴端部延伸至第二轴向轴端部且完全没有任何径向突起。张紧器臂被以可枢转的方式支承在轴的臂支承表面上以用于绕张紧器臂轴线的枢转运动。皮带轮被以可旋转的方式安装至张紧器臂以用于绕相对于张紧器臂轴线偏移的皮带轮轴线的旋转，其中，皮带轮能够与环状驱动构件接合。张紧器弹簧定位成相对于轴和基部单元沿第一方向推动张紧器臂。张紧器弹簧包括多个线圈，所述多个线圈绕纵向轴线布置成使得线圈彼此径向地偏移且彼此轴向地叠置。所述多个线圈包括径向最外侧的线圈和至少一个内线圈。张紧器臂以及轴和基部单元中的至少一者具有弹簧限制表面。当环状驱动构件中的张紧力增大时，张紧器弹簧通过线圈逐渐伸展成彼此接合且径向最外侧的线圈逐渐伸展成与弹簧限制表面接合而逐渐锁紧。
在再一方面中，提供了一种用于环状驱动构件的张紧器，并且该张紧器包括轴和基部单元、张紧器臂、皮带轮和张紧器弹簧。轴和基部单元能够安装成相对于发动机固定。轴和基部单元包括紧固件孔口，该紧固件孔口用以允许紧固件穿过以将轴和基部单元固定地连接至发动机。张紧器臂能够相对于轴和基部单元绕张紧器臂轴线枢转。皮带轮被以可旋转的方式安装至张紧器臂以用于绕相对于张紧器臂轴线偏移的皮带轮轴线旋转，其中，皮带轮能够与环状驱动构件接合。张紧器弹簧定位成相对于轴和基部单元沿第一方向推动张紧器臂。张紧器弹簧包括多个线圈，所述多个线圈绕纵向轴线布置成使得线圈彼此径向地偏移但彼此轴向地叠置。所述多个线圈包括径向最外侧的线圈和至少一个内线圈。张紧器臂以及轴和基部单元中的至少一者具有弹簧限制表面。当环状驱动构件中的张紧力增大至选定的张紧力时，所述多个线圈的径向伸展通过所述多个线圈与所述至少一个弹簧限制表面的接合被防止。
在再一方面中，提供了一种用于环状驱动构件的张紧器。该张紧器包括轴和基部单元、张紧器臂、皮带轮、张紧器弹簧和阻尼载体。轴和基部单元能够安装成相对于发动机固定。张紧器臂能够相对于轴和基部单元绕张紧器臂轴线枢转。皮带轮被以可旋转的方式安装至张紧器臂用于绕相对于张紧器臂轴线偏移的皮带轮轴线旋转。皮带轮能够与环状驱动构件接合。张紧器弹簧定位成绕张紧器臂轴线沿第一方向推动张紧器臂。张紧器弹簧定位成绕张紧器臂轴线沿第一方向推动张紧器臂。张紧器弹簧是具有第一弹簧端部和第二弹簧端部以及位于第一弹簧端部与第二弹簧端部之间的多个线圈的扭转弹簧。轴和基部单元定位成从第一弹簧端部接收扭矩，并且张紧器臂定位成从第二弹簧端部接收扭矩。阻尼载体包括对第一弹簧端部和第二弹簧端部中的一者进行保持的弹簧端部接合槽。阻尼载体还包括在其上的第一阻尼表面。第一弹簧端部、第二弹簧端部和第一阻尼表面相对于彼此定位成使得阻尼载体在在张紧器臂与轴和基部单元之间通过张紧器弹簧进行力传递期间枢转，以便将第一阻尼表面驱动进入张紧器臂和轴和基部单元中的接收来自第一弹簧端部和第二弹簧端部中的另一者的扭矩的任一者上的互补的第二阻尼表面。
在再一方面中，提供了一种将轴盖装配至用于张紧器的轴上的方法，该方法包括：
提供具有筒形本体的轴，该轴具有第一轴向轴端部和第二轴向轴端部；
提供轴盖；
将轴盖安置在第一轴向轴端部和第二轴向轴端部中的一者上，其中，轴盖具有多个铆固孔口，所述多个铆固孔口使第一轴向轴端部和第二轴向轴端部中的所述一者暴露，其中，轴盖还包括铆固肩部，铆固肩部定位成靠近第一轴向轴端部和第二轴向轴端部中的所述一者，但朝向第一轴向轴端部和第二轴向轴端部中的另一者与所述第一轴向轴端部和第二轴向轴端部中的所述一者间隔开；
将铆固突起***到铆固孔口中，以与第一轴向轴端部和第二轴向轴端部中的所述一者接合；以及
使用铆固突起使第一轴向轴端部和第二轴向轴端部中的所述一者变形，使得第一轴向轴端部和第二轴向轴端部中的所述一者径向突出到铆固肩部，从而将轴盖锁定于轴。
在再一方面中，提供了一种用于环状驱动构件的张紧器，该张紧器包括：轴和基部单元，轴和基部单元能够安装成相对于发动机缸体固定；张紧器臂，张紧器臂能够相对于轴和基部单元绕张紧器臂轴线枢转；皮带轮，皮带轮被以可旋转的方式安装至张紧器臂以用于绕相对于张紧器臂轴线偏移的皮带轮轴线旋转，其中，皮带轮能够与环状驱动构件接合，其中，皮带轮具有扫掠体积；以及张紧器弹簧，张紧器弹簧定位成绕张紧器臂轴线沿第一方向推动张紧器臂，其中，张紧器弹簧是具有第一弹簧端部和第二弹簧端部以及位于第一弹簧端部与第二弹簧端部之间的多个线圈的扭转弹簧，其中，所述多个线圈的直径从第一弹簧端部和第二弹簧端部中的一者到第一弹簧端部和第二弹簧端部中的另一者减小，其中，第一弹簧端部和第二弹簧端部中的一者定位成将扭矩传输到轴和基部单元中，并且第一弹簧端部和第二弹簧端部中的另一者定位成将扭矩传输到张紧器臂中，其中，张紧器弹簧基本上完全定位在皮带轮的扫掠体积内。
附图说明
图1是发动机的正视图，该发动机具有环状驱动装置，该环形驱动装置包括根据本公开的实施方式的张紧器，该张紧器包括第一阻尼构件和第二阻尼构件；
图2是图1中所示的部分的放大的立体图；
图3和图4是图1中所示的张紧器的分解立体图；
图5是图1中所示的张紧器的侧视截面图；
图6是图1中所示的张紧器中可能包括的弹簧的侧视截面图；
图7是图6中所示的弹簧的立体图；
图8是现有技术的弹簧；
图9A是来自轴和基部单元的轴的立体图，该轴和基部单元是图1中所示的张紧器的一部分；
图9B是图9A中所示的轴的侧视截面图；
图10A是来自轴和基部单元的轴盖的立体图，该轴和基部单元是图1中所示的张紧器的一部分；
图10B是图10A中所示的轴盖的侧视截面图；
图11是来自图1中所示的张紧器的张紧器臂的立体图；
图12是来自图1中所示的张紧器的阻尼载体的立体图；
图13是图12中所示的阻尼载体和图6中所示的张紧器弹簧的替代张紧器弹簧的平面图；以及
图14至图16是可以在张紧器中使用的张紧器弹簧的平面图，该张紧器在操作中在环状驱动构件中的张紧力增加的情况下径向地伸展；
图17是轴和轴盖的立体图；
图18是轴和第二盖的立体图；
图19A至图19C示出了将图17中所示的轴盖铆固至图17中所示的轴的方法。
具体实施方式
在图1中示出了根据本公开的实施方式的张紧器100，并且该张紧器100包括下述一个或更多个特征：所述一个或更多个特征相比于不包括这些特征中的任何特征而言减小了张紧器100的总体高度，并且所述一个或更多个特征改进了张紧器100的制造。张紧器100可以构造成保持发动机101上的环状驱动构件103中的张紧力。图1中所示的示例中的环状驱动构件103是正时皮带，然而，环状驱动构件103可以是下述任何其他合适的同步环状驱动构件：该同步环状驱动构件将来自发动机101的机轴104旋转动力传递至一个或更多个驱动部件、诸如例如传递至一对凸轮轴105a和105b。为了方便和可读性，环状驱动构件103可以被称为皮带103或称为正时皮带103，然而，应当理解的是，可以使用任何合适的环状驱动构件。
图2是张紧器100本身的放大的立体图。图3和图4是张紧器100的分解立体图。图5是张紧器100的截面视图。
下面描述被包括在张紧器100中的部件的概述。在提供概述之后，将更详细地描述选定的特征。参照图2至图5，张紧器100包括轴和基部单元114、轴套116、张紧器臂118、在张紧器臂118上旋转的皮带轮120、张紧器弹簧122和阻尼载体124。
轴和基部单元114可以包括彼此分开但通过任何合适的方法、诸如例如通过之后进一步描述的铆固而一体地连接的轴114a、基部114b和轴盖114c。轴和基部单元114能够通过任何合适的方法安装成相对于发动机101固定。例如，轴和基部单元114能够经由带螺纹的紧固件119直接安装至如图1中所示的发动机缸体，带螺纹的紧固件119可以例如是穿过轴和基部单元114中的紧固件孔口130而进入发动机101的缸体的螺栓。紧固件孔口130可以由轴114a(图6)中近端紧固件孔口部分130a和轴盖114c中远端紧固件孔口部分130b形成。轴114a(以及轴和基部单元114作为一个整体)还包括中央轴轴线As。可以在图5中看到的是，紧固件孔口130本身沿着相对于中央轴轴线As偏移的紧固件孔口轴线Af延伸。该偏移允许在将张紧器100安装到发动机101上的过程中来调节轴和基部单元114的位置(通过将轴和基部单元114枢转朝向或远离皮带103来将轴和基部单元114控制成接近皮带103)。
轴不具有径向突起
参照图9A和图9B，图9A和图9B示出了来自轴和基部单元114的轴114a。在所示的实施方式中，轴114a具有第一轴向轴端部170和第二轴向轴端部172，并且具有完全没有任何突起的径向外表面174。换句话说，径向外表面174没有任何肩部或相似部分。径向外表面174包括以175示出的臂支承表面，该臂支承表面175是径向外表面174的对张紧器臂118进行支承的部分。因此，如与现有技术的轴和基部单元——该轴和基部单元必须被装配在机器上的卡盘中以使该轴和基部单元具有合适的表面光洁度——相反，表面174能够经由表面174在辊子之间通过的过程而提供合适的表面光洁度以用于与轴套116接合。表面光洁度有助于确保表面174浸渍有来自轴套的合适的量的聚合物，使得在表面174与轴套116之间具有良好的滑动接触。
在所示的实施方式中，轴114a包括臂支承部分176和轴底部178，臂支承部分176为筒形的且具有位于其上的臂支承表面175，轴底部178位于第一轴向轴端部170处。轴底部178具有近端紧固件孔口部分130a。轴114a在第二轴向轴端部172处敞开。轴盖114c(在图10中所示)覆盖第二轴向轴端部172并且包括凸缘180和远端紧固件孔口部分130b。轴盖114c能够在第二轴向轴端部172上移动至远端紧固件孔口部分130b与近端紧固件孔口部分130a对准以形成紧固件孔口130的位置。
安装至枢轴的内部的轴盖
轴盖114c包括轴向突起186，该轴向突起186具有位于其上的径向外定位表面187，该径向外定位表面187在敞开的第二轴向轴端部172处与轴114a的径向内表面188接合。
轴盖114c包括工具接纳区域190，该工具接纳区域190接纳下述工具：该工具允许使用者对轴和基部单元114相对于发动机101的位置进行调节，或者在一些实施方式中，该工具允许使用者对轴盖114c相对于轴114a的位置进行调节。
凸缘180将张紧器臂118轴向地保持在轴114a上，并且可以因此被称为臂保持部分180。可以看到的是，通过使用轴114a的内表面188来代替外表面而对轴盖114c进行定位，可以将张紧器100的整体高度保持为较低。相比之下，如果使用轴114a的径向外表面174对轴盖114c进行定位，则轴盖114c将必须包括朝向第一轴向轴端部170轴向地延伸的部分以便与轴114a的径向外表面174具有一些轴向叠置部分。如果臂118延伸成靠近附图中所示出的示例中的第二轴向轴端部172，则该轴盖114c将对张紧器臂118本身产生影响。因此，为了提高一些间隙，将必须使轴114a更高，这将增加张紧器的整体高度。相比之下，通过将轴盖114c定位在轴114a的径向内表面188上，凸缘180本身对臂118进行保持并且轴114a可以保持更短。
张紧器臂118枢转地安装至轴114a(或者更普遍地，至轴和基部单元114)以用于绕臂枢转轴线枢转运动，该枢转轴线为中央轴轴线As。第一方向D1(图1)上的枢转运动可以被称为自由臂方向上的运动。第二方向D2(图1)上的枢转运动可以被称为载荷停止方向上的运动。
臂不具有径向突起
参照图11，张紧器臂118具有第一轴向臂端部196和第二轴向臂端部198，并且还包括径向外表面200，该径向外表面200包括皮带轮支承表面202，并且该径向外表面200从第一轴向臂端部196延伸至第二轴向臂端部198且完全没有任何径向突起。该张紧器臂118还包括限定臂枢转轴线As的径向内表面203。
第二轴向臂端部198在具有第一周向侧面201的轴向突起199上，该第一周向侧面201为自由臂止挡接合表面。轴盖114c具有位于其上的自由臂止挡部207。张紧器臂118沿第一方向D1(图1)的运动使自由臂止挡接合表面朝向自由臂止挡部。
轴套116存在于张紧器臂118的径向内表面203与臂支承表面175之间，并且便于张紧器臂118在轴和基部单元114上的枢转运动。轴套116可以由任何合适的材料、比如StanylTW371(该材料是基于尼龙PA46的一种材料)制成并且由DSM工程塑料有限公司(DSMEngineering Plastics B.V)提供。
皮带轮120以可旋转的方式安装至张紧器臂118(例如，经由轴承121或任何其他合适的装置)以用于绕皮带轮轴线Ap旋转，该皮带轮轴线Ap相对于臂枢转轴线As偏移了下述选定的偏移距离：该偏移距离小于皮带轮120在环状驱动构件接合表面150处的半径(用Rp示出)。皮带轮120具有与环状驱动构件103接合的环状驱动构件接合表面150。皮带轮120仅是能够安装至张紧器臂118且能够与环状驱动构件103接合的环状驱动构件接合构件的一个示例。
轴承121可以分别通过多个滚动元件121a(例如，球)以及内座圈121b和外座圈121c而提供。内座圈121b可以是通常设置在轴承上的单独的元件，然而，外座圈121c可以直接形成在皮带轮120的径向内表面中。这减少了必须制造的部件的数量。
轴盖至没有突起的轴的铆固
参照图17、图18、图19A和图19B，图17、图18、图19A和图19B示出了轴114a的替代性实施方式。在该替代性实施方式中，轴114a被铆固至以114c示出的轴盖。可以看到的是，轴114a具有没有轴向突起的筒形本体240。轴盖114c具有绕轴114a的周边的多个铆固孔口242，所述多个铆固孔口242使第二轴向轴端部172暴露。轴盖114c还包括定位成靠近第二(远端)端部172但朝向第一(近端)端部170与第二(远端)端部172间隔开的铆固肩部244。为了将轴盖114c组装到轴114a上，轴盖114c被安置在轴114a的第二(远端)端部172上。铆固突起250***到铆固孔口242以与轴114a的第二端部172接合。铆固突起250使第二端部172变形使得第二端部172径向向外突出到铆固肩部244上，从而将轴盖144c锁定就位。
在一些实施方式中，轴盖114c(图20)具有在轴114a的筒形本体240的径向内部的铆固肩部254，并且铆固突起250使第二端部172变形，使得第二端部172径向地向内突出到铆固肩部244上。因此，更广泛地说，铆固突起250可以使第二端部172变形，使得第二端部172径向地突出到铆固肩部244上。
在轴114a上示出有底盖114d，以代替设置包括底部的整体构件。底盖114d包括孔口部分130a。
阻止缠结的张紧器弹簧
张紧器弹簧122定位成旋转地推动张紧器臂118以沿第一旋转方向(即，自由臂方向)推动张紧器臂118，从而驱动皮带轮120进入正时皮带103，而皮带103抵抗弹簧122的推动而将力施加至皮带轮120，以沿载荷停止方向推动张紧器臂118。
如图3至图5所示，张紧器弹簧122可以是螺旋扭转弹簧，该螺旋扭转弹簧具有第一端部122a和第二端部122b。弹簧122可以包括多个线圈123，其中，线圈是弹簧122的延伸了360度的部段。在本示例中，参照图8B，弹簧122具有大约三个线圈。轴和基部单元114定位成从第一弹簧端部122a接收扭矩，并且张紧器臂118定位成从第二弹簧端部122b接收扭矩。
在张紧器的制造期间，优选的是使这种制造被自动执行(即，通过机器而不是装配工人来完成)以便减少用于生产张紧器的劳动力。然而，在现有技术的张紧器中，机器难以从具有这种弹簧的箱中抓取张紧器弹簧来***到张紧器中，因为弹簧在箱中时具有彼此缠结的趋势。因此，组装工人有时从箱中手工地抓取弹簧，在必要时将所抓取的弹簧解开并且随后将所解开的弹簧***到张紧器中，因此减缓了生产并且增加了张紧器的制造成本。
参照图6，图6示出了张紧器弹簧122的截面图，在一些实施方式中，用以进入张紧器弹簧的多个线圈123中的任意两个相邻的线圈之间的间距小于多个线圈123中的每个线圈的宽度，以便阻止张紧器弹簧与另一个相同的张紧器弹簧122缠绕。用以进入任意两个相邻的线圈123之间的间距以S示出。弹簧122的线圈123的宽度以Wc示出。如可以看到的，间距S小于宽度Wc。将理解的是，间距S与线圈123之间的间隙不相同。线圈123之间的间隙是相邻的线圈123上的最靠近彼此的点之间的距离。对于在图6中所示的弹簧122而言，间隙以G示出。虽然使间隙G小于线圈的宽度是有用的，但是在弹簧朝向彼此推进的情况下，仍然存在一个弹簧上的线圈将一对相邻的线圈间隔地楔入附近的弹簧上的趋势，这取决于线圈的形状。如果对线圈形状而言有很多“引入部”，则间隙G可能很小，但间距S可能会很大，这可能会便于相邻线圈的楔入分开。
基于以上内容，已经发现的是，通过将弹簧形成为使得间距S小于线圈的宽度Wc更有助于抑制弹簧之间的缠结，如以图6中所示的弹簧122(用122’和122”分别示出的)为例。在图6中，被标识的间距S是对于弹簧122存在的最大间距S。换句话说，这是最坏的情况描述。所示的宽度Wc是弹簧122”的线圈123的最靠近弹簧122’的间距S的宽度。弹簧122’和122”的线圈123的宽度可以是大致不变的，或者弹簧122’和122”的线圈123的宽度可以沿着弹簧122的长度变化。
应当注意的是，存在弹簧122的帮助抑制与相邻的弹簧122缠结的其他可选的特征。例如，可以看到的是，弹簧122由具有大致矩形横截面形状的线材制成。因此，相比于由具有圆形横截面形状的线材制成的弹簧，间距S的尺寸相对更接近相邻的线圈123之间的间隙G的尺寸。
另一可选特征是多个线圈123通常绕纵向轴线(用Aspr示出)以大致螺旋的方式布置并且通常在纵向方向离轴线Aspr的距离增大。换句话说，弹簧122具有大致圆锥形形状。应当注意的是，圆锥形形状本身减小了缠结的可能性，因为间隙G和间距S通常是沿径向方向的，并且因此间隙G或间距S的穿入是通过作用在弹簧122’和122”上的竖向力而实现的。然而，应当注意的是，弹簧122’和122”的线圈123的形状是大致螺旋状的(如图7中所示)。因此，线圈123的弧形抑制了被相邻的弹簧的线圈123——这些弧形沿相反方向——穿入。与附图中所示的大致圆锥形形状的弹簧相反，具有大致筒形形状的弹簧并非如此。
换句话说，在环状驱动构件103中的张紧力增大期间，张紧器臂118定位成沿与第一方向D1相反的第二方向D2移动，并且张紧器弹簧122定位成响应于张紧器臂118沿第二方向D2的运动而径向地伸展远离纵向轴线Aspr或As。
在一些实施方式中，有助于防止相邻的弹簧122之间的缠结的另一可选特征是张紧器弹簧122没有柄脚，如图7所示。弹簧122有时被称为“打开式”弹簧，在这种意义上，在张紧器臂118沿载荷停止方向的运动期间，弹簧的端部122a和122b仅与轴和基部单元114、张紧器臂118的表面以及弹簧122的弯曲部分邻接，使得弹簧122的线圈123径向地打开。这与闭合式弹簧相反，闭合式弹簧通常在现有技术的一些张紧器中使用，并且闭合式弹簧要求弹簧的端部具有钩挂在张紧器臂以及轴和基部单元中的对应的槽中的柄脚，并且其中，在张紧器臂118沿载荷停止方向的运动期间，弹簧的弯曲部分使弹簧的线圈径向地收紧。
当弹簧形成有柄脚时，在柄脚开始处的弹簧的线材中的弯曲部处具有自然半径。在图8中以160示出这样的弹簧的示例。弹簧160具有多个线圈161以及第一端部和第二端部，在第一端部和第二端部上具有以162示出的柄脚。在柄脚162的起点处，弹簧线材中的弯曲部的半径提供了相对较大的间距S，并因此易于被来自相邻的弹簧的线圈穿入。
弹簧122的所有这些上述特征有助于抑制弹簧122与相邻的弹簧122的缠结。因此，可以通过机器(例如，组装机器人)更容易地从箱中拾取弹簧122并将弹簧122***到张紧器中，从而有助于自动化地组装张紧器。已经发现的是在弹簧122的测试中具有大约1％的缠结率，而已经发现的是现有技术的其他弹簧具有超过80％的缠结率。
阻尼载体
阻尼载体124(图12和图13)对张紧器弹簧122进行保持并提供了存在于张紧器100(而其他阻尼由张紧器臂122与轴套116之间的摩擦配合提供)中的一些阻尼。在本示例中，阻尼载体124包括定位成对第二弹簧端部122b进行保持的弹簧端部接合槽204。因此，第二弹簧端部122b通过阻尼载体124的壁205将扭矩传输至张紧器臂118。壁205接合张紧器臂118上的臂扭矩传输表面206(图13)。臂扭矩传输表面206可以设置在张紧器臂118上的轴向突起208上。
为了提供阻尼，阻尼载体124包括在其上的阻尼表面210。在所示的示例中，阻尼表面210设置在阻尼载体124的径向内表面211上。在所示的示例中，阻尼表面210设置在轴向突起212上并且具有大约120度的角宽度，虽然也可以使用其他角宽度、诸如大于120度的角宽度。在扭矩在张紧器弹簧122与张紧器臂118之间的传输期间(在图13中示出)，力F通过张紧器臂118(特别是从轴向突起208上的扭矩传输表面206)被施加到弹簧122和阻尼载体124的组件中。力F的方向可以在第二弹簧端部122b处与弹簧122大致相切。力F导致了从第一弹簧端部122a传递到基部114b中的一定的力。传递到基部114b中的力导致了以F3示出的从基部114b传递到第一弹簧端部122a中的反作用力。
基于力F和F3的位置和取向(并且因此基于张紧器弹簧122的第一端部122a和第二端部112b的位置)，使阻尼载体124绕以209示出的载体扭矩接收表面枢转，该载体扭矩接收表面209与张紧器臂118上的扭矩传输表面206接合。阻尼载体124的这种枢转使阻尼表面210与轴114a的外表面174的一部分接合，从而使得在阻尼载体124与轴114a之间产生了阻尼。外表面174的该部分可以被称为阻尼表面177。阻尼表面210可以被称为第一阻尼表面210，并且阻尼表面177可以被称为第二阻尼表面，在本实施方式中，阻尼表面177在轴114a上。
然而，在替代性实施方式中，第一阻尼表面210设置在阻尼载体124的径向外表面上，并且第二阻尼表面177设置在轴和基部单元114的径向内表面(例如，作为基部114b的外唇缘223的径向内表面222(图16)的一部分)上。在这样的替代性实施方式中，阻尼载体124、张紧器弹簧122和张紧器臂118可以布置成使得阻尼载体124的枢转驱动径向外部的第一阻尼表面210抵靠径向内部的第二阻尼表面177，如图16中所示。
在另一替代性实施方式中，阻尼载体124可以设置在张紧器弹簧122的第一端部122a处而不是第二端部122b处。在这样的实施方式中，第一阻尼表面210可以设置在阻尼载体124的径向内表面或径向外表面中的一者上，而第二阻尼表面177设置在张紧器臂118的互补表面上。
基于以上内容，可以说，阻尼载体124包括对第一弹簧端部和第二弹簧端部(122a、122b)中的一者进行保持的弹簧端部接合槽(即，弹簧端部接合槽204)。阻尼载体124还包括在其上的第一阻尼表面210，其中，第一弹簧端部122a、第二弹簧端部122b和第一阻尼表面210相对于彼此定位成使得阻尼载体124在在张紧器臂118与轴和基部单元114之间通过张紧器弹簧122进行力传递期间枢转，以便将第一阻尼表面210驱动进入张紧器臂118以及轴和基部单元114中的接收来自第一弹簧端部122a和第二弹簧端部122b中的另一者的扭矩的任一者上的互补的第二阻尼表面177。
如在图13中可以看到的，第二弹簧端部122b和径向内阻尼表面相对于彼此定向成使得来自张紧器臂118的在第二弹簧端部122b处在张紧器弹簧122上的切向力(例如，纯切向力，或者替代地非切向力的矢量分量的切向力)通过轴和基部单元114而在径向内阻尼表面210上产生反作用力F2，从而在张紧器臂118相对于轴和基部单元114绕臂枢转轴线As的运动期间产生摩擦阻尼。图13中所示的力F2被示出为点力，然而实际的力F2是分布在径向内阻尼表面210的角宽度中的一些或全部角宽度上的分布力。图13中所示的点力F2是等同于分布力的数学表示。力F3将通过轴和基部单元114(例如在基部114b上的唇缘223的边缘表面上)上的驱动表面212(图4)被施加在张紧器弹簧122上，该驱动表面212接合张紧器弹簧122的第一端部122a。力F3(图13)可以在第一端部122a处与张紧器弹簧122相切。
弹簧的逐渐锁紧
图14、图15A、图15B和图16图示了张紧器弹簧122的操作的另一方面。更具体地，可以看到的是，张紧器弹簧122的线圈123绕纵向轴线Aspr布置成使得线圈123在径向上彼此偏移但在轴向上彼此叠置；换句话说，弹簧122的线圈123可以被认为具有大致螺旋布置，即使当在线圈123与线圈123之间存在一些轴向偏移时仍是如此。如上所述，多个线圈123包括径向最外侧的线圈123o和至少一个内线圈123i。在图14中所示的示例中，存在外线圈123o，并且存在1.5个内线圈123i。张紧器臂118以及轴和基部单元114中的一者具有位于其上的(例如，在唇缘223上的)弹簧限制表面222。在本示例中，如从图5中可以看到的，弹簧限制表面222被示出为作为基部114b的径向内表面。
如在图5和图14中所看到的，当在环状驱动构件103(图1)中存在相对低的张紧力时，线圈123可以彼此间隔开并且外线圈可以与弹簧限制表面222间隔开。
当环状驱动构件103(图1)中的张紧力增加时，张紧器弹簧122通过线圈123逐渐伸展成彼此接合并且径向最外侧的线圈123o逐渐伸展成成与弹簧限制表面222接合而逐渐锁紧。在所示的实施方式中，最外侧的线圈123o伸展成与弹簧限制表面222接合，下一个最内侧的线圈(以123i1示出)径向地伸展成与最外侧的线圈123o接合，并且又一个最内侧的线圈(该线圈是以123i2示出的部分的线圈)径向地伸展成与线圈123i1接合，如在图15B中所示的。图15B中所示的位置可以被称为载荷停止位置。图15A示出了中间状态，在该中间状态下，最外侧的线圈123o伸展成与弹簧限制表面222接合。
由于线圈123彼此之间的逐渐接合以及与弹簧限制表面222的逐渐接合，张紧器弹簧122的弹簧负荷率逐渐增大。一旦线圈123中的所有线圈彼此接合且与限制表面222接合，弹簧122就在张紧器臂118与轴和基部单元114之间提供牢固的连接(即，弹簧122实际上具有无穷大的弹簧负荷率)。应当注意的是，这是对弹簧是螺旋线圈弹簧(即，具有大致筒形的整体形状)的张紧器的改进。如果这样的张紧器采用了限制表面，则当弹簧接合限制表面时弹簧将使其弹簧负荷率迅速增大直到弹簧完全接合限制表面并提供牢固的连接为止。弹簧负荷率迅速增大至无穷大可能导致冲击载荷并最终导致张紧器的一些部件的失效。
在张紧器100中应当注意的另一个特征是，在一些实施方式中，比如在附图中所示出的实施方式中，张紧器弹簧122用作用于张紧器100的载荷停止件，在这个意义上，弹簧122本身用于限制张紧器臂118在载荷停止方向上的行进，因为如上所述，一旦张紧器臂118充分行进，弹簧122的线圈123中的所有线圈彼此接合且与限制表面222接合，使得弹簧122在张紧器臂118与轴和基部单元114之间提供牢固的连接，在使用的过程中，轴和基部单元114本身固定地连接至诸如发动机缸体的固定结构。换句话说，当环状驱动构件103中的张紧力增大至选定的张紧力时，通过多个线圈123与至少弹簧限制表面222的接合被防止了多个线圈123的径向伸展。在本实施方式中，当环状驱动构件103中的张紧力增大至选定的张紧力时，通过多个线圈123彼此的接合以及与弹簧限制表面222的接合防止了多个线圈123的径向伸展。
虽然公开了弹簧限制表面222是基部114b的径向内表面，但是应当理解的是，弹簧限制表面222可以替代性地被选择为任何其他表面，诸如轴114的径向外表面、臂118的径向内表面或任何其他合适的位置。
应当注意的是，该摩擦阻尼力与由张紧器臂118施加在第二弹簧端部122b上的力(并且因此与扭矩)成比例。这不同于由轴套116提供的阻尼力，该摩擦阻尼力与张紧臂118在轴套116上的径向力成比例，而该摩擦阻尼力又与皮带轮120上的轮毂载荷成比例。
在轴盖114c上还具有轴标记182(图2)，轴标记182在所示出的示例中可以是凸缘180上的凹口。张紧器臂118在轴向端处具有位于其上的臂标记184。臂标记184和轴标记182在张紧器100在发动机101上的安装期间配合。更具体地，张紧器100的安装可以如下进行：
通过使紧固件119穿过紧固件孔口130并进入相对于发动机101为固定的的构件——比如发动机缸体——中的孔口来安装张紧器100。紧固件119最初并未完全拧紧。因此，轴和基部单元114能够旋转，同时在皮带103(图1)与皮带轮120接合的情况下将张紧器臂122保持在大体上不变的位置中，以便在发动机101关闭时调节张紧器弹簧122中存在的预载荷的量，接着又调节皮带103(图1)中存在的张紧力的量。轴和基部单元114旋转直到轴标记182与臂标记184对准为止。然后将紧固件119拧紧以便将轴和基部单元114保持在那个位置中。因此，在使用期间，当发动机101关闭时，臂标记184与轴标记182对准。
通过提供分开的轴盖114c，轴114a能够被制造成没有任何突起的表面174。相比之下，现有技术的轴和基部单元通常具有用于对张紧器进行保持的凸缘部分。然而，将轴114a和轴盖114c制造成经由紧固件119(在任何情况下都需要该紧固件119来将张紧器100安装至发动机101)机械地连接的单独的元件比制造具有一体式的凸缘的单个轴构件更便宜。
应当注意的是，在一些实施方式中，皮带轮120具有扫掠体积V(即，占据的体积)，该皮带轮120大致定形状为厚圆盘状且在图19A中以侧视图示出。在一些实施方式中，张紧器弹簧122因弹簧的大致圆锥形形状而基本上完全定位在皮带轮120的扫掠体积V内。
上述实施方式仅旨在为示例，并且本领域技术人员可以对这些实施方式做出变型和改型。