CN106438932B - 用于张力辊或卷绕辊的皮带轮装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于力矩传输装置的张力辊或卷绕辊的皮带轮装置(10)，包括：皮带轮(12)；轴承(14)；隔圈(18)，该隔圈支撑所述轴承(14)并且设置有通孔(50)；以及，紧固螺栓(20)，该紧固螺栓延伸到隔圈(18)中的所述通孔(50)内。装置(10)还包括至少一个用于将紧固螺栓(20)限制在隔圈(18)上的限位紧固装置(62)，所述限位紧固装置(62)是可破坏的，并且插入所述螺栓(20)与隔圈(18)之间。

Description

用于张力辊或卷绕辊的皮带轮装置

技术领域

本发明涉及一种用于张力辊(tension roller)或卷绕辊(winding roller)的皮带轮(pulley)装置的领域，所述皮带轮装置旨在用于与比如链条或皮带(例如机动车内燃机的同步带)之类的力矩传输(torque-transmission)装置相配合。

背景技术

此类辊通常用于在皮带或链条上保持处于一预定范围内的恒定张力，或者是用于对所述皮带或链条的路线进行局部修正。因此分别使用了术语张力辊和卷绕辊。在卷绕辊中，皮带轮通过中间轴承被可旋转地安装在螺栓(bolt)或轮轴(axle)上，由此将辊直接或间接地连接到发动机组或是连接到比如关节组件或偏心轮组件之类的张力辊构件。轴承是任何能够产生在皮带轮与螺栓或轮轴之间的枢转连接的机械装置，并且为此目的，所述轴承可以是滚动轴承或滑动轴承。

一般来说，隔圈(spacer)与所述螺栓或轮轴一起使用，从而将辊连接到该隔圈的支撑部件。在安装期间可取的是，将轮轴或螺栓轴向连接到(构成辊并且包括皮带轮的)其它组件。这提供了一种不能拆开的组装件，该组装件易于处理和运输并且可以简单地安装。

为此目的，由文献FR 2954437已知了一种用于张力辊的皮带轮装置，包括：皮带轮；轴承；支撑该轴承的隔圈；以及，相对于隔圈在轴向上固定不动的紧固螺栓(securingbolt)。紧固螺栓与隔圈的相对轴向保持是借助于扣环(retaining ring)来实现的，该扣环被设计成与紧固螺栓中形成的沟槽啮合。

该解决方案的缺点之一是需要对紧固螺栓进行特殊设计。此外，必须在隔圈的端面(frontal surface)上留下相对较大的空隙以便允许安装扣环。这明显减少了在隔圈与其支撑部件之间的接触面积。

发明内容

本发明的目标就是消除所述缺点。

本发明的目标更具体是提供一种易于制造和装配并且成本低廉的皮带轮装置。

为此目的，提出了一种用于力矩传输装置的张力辊或卷绕辊的皮带轮装置，包括：皮带轮；轴承；支撑构件，该支撑构件以旋转方式支撑所述皮带轮并且设置有通孔；以及，紧固螺栓，该紧固螺栓延伸到支撑构件的所述通孔中。该装置还包括：至少一个将紧固螺栓限制在支撑构件上的限位紧固装置。此外，支撑构件包括从支撑构件的通孔扩展出的凹陷部，所述限位紧固装置(captive-securing means)能够至少部分安装在所述凹陷部内。

如本发明所述，所述凹陷部的外部径向壁包括至少一个相对于皮带轮轴向倾斜的部分。由于在该倾斜的壁与限位紧固装置之间的相互作用，能够在运输期间非常简单且鲁棒地(robustly)实现夹持效果，而在所述装置被最终安装到发动机组或其它位置上时也不会有发生干扰的风险。该倾斜的壁可采用斜面(chamfer)的形式。

在一个实施方式中，凹陷部在支撑构件的轴向端部(即与紧固螺栓的头部相反的端部)处的径向表面上开口。

作为优选形式，壁的倾斜是要使得凹陷部在所述径向表面的方向上变阔。

在一个实施方式中，所述限位紧固装置能够楔入(wedge)所述外部径向壁与紧固螺栓的外侧径向表面之间，并且外部径向壁的倾斜角足够小，足以引发可防止紧固螺栓脱离的自锁效应(self-locking effect)。

在一个优选的实施方式中，所述紧固螺栓包括至少一个螺纹部分，并且该所述限位紧固装置局部覆盖所述紧固螺栓的螺纹部分。众所周知的是，自锁效应依赖于在倾斜角的反正切值(arctangent)与(限位紧固装置和在其间楔入有该限位紧固装置的表面之间的)夹持摩擦(friction ofgrip)系数之间的关系。很显然，夹持摩擦系数在紧固螺栓的螺纹部分上是非常高的。此外，出于相同的原因，不需要对凹陷部的外壁进行加工以使其光滑。

此外，本发明提出，对于所述凹陷部而言，要具有基本上圆锥形的形状。而圆锥形的或截头圆锥形的凹陷部能够简单且成本低廉地生成–甚至是可以与所述孔在同一步骤中生成。

在一个优选的实施方式中，凹陷部具有基本上截头圆锥形的形状。

在一个实施方式中，支撑构件是支撑所述轴承的内圈的隔圈。

在另一个实施方式中，支撑构件与所述轴承的内圈一体制成。作为优选形式，支撑构件包括在其圆周外表面上的、用于球的滚道，特别是深沟槽。

在一个实施方式中，限位紧固装置是O形密封圈。O形密封圈成本低廉并且由于其非常高的摩擦系数(特别是在O形密封圈由橡胶制成的情况下)本身就能够产生自锁效应。

在一个实施方式中，紧固螺栓包括头部和杆部，该杆部包括至少一个螺纹部分，所述限位紧固装置被轴向设置在与螺钉的头部相反的支撑构件端部。在一个实施方式中，限位紧固装置被径向设置在支撑构件的孔与螺栓的螺纹部分之间。

此外，限位紧固装置可以是可破坏的且临时性的。术语“可破坏的”意味着(例如在被安装到装置中时)对该限位紧固装置的破坏可由用户做出的力学动作来实现。例如，所述力学动作可以是手动的，比如将拧紧力矩手动施加到紧固螺栓上。此类皮带轮装置使得有可能(例如在运输期间)将紧固螺栓相对于隔圈暂时锁住，直至最终将该装置安装到外部支撑部件上为止。此外，有可能使用不设置有沟槽的、标准设计的紧固螺栓。

在一个优选的实施方式中，所述限位紧固装置被径向插在螺栓与隔圈中的孔之间。

在一个实施方式中，限位紧固装置局部覆盖紧固螺栓和隔圈。

在一个实施方式中，限位紧固装置被整体安装在所述凹陷部内。

所述装置可包括一个或多个临时锁定装置(locking means)。该锁定装置能以橡胶球的形式或以合成材料所制成的紧固点的形式来实现。

在另一个实施方式中，凹陷部是不连续的，也就是说凹陷部在给定的扇形区域(angular sector)内延伸，例如对应扇形角在20°与60°之间，优选在35°与45°之间。作为一种有利的选择，隔圈的通孔包括多个此类凹陷部。

皮带轮优选包括：外侧轴向部分；以及，连接到轴承外圈的内侧轴向部分。作为一种替代方式，皮带轮可与外圈一体制成。

本发明的另一方面提出的是，一种用于装配皮带或链条的张力辊或卷绕辊的皮带轮装置的方法，包括以下步骤：将皮带轮、轴承和支撑所述皮带轮并设有通孔的支撑构件装配成子单元(subassembly)；将紧固螺栓插入到支撑构件的所述孔中；以及，通过将至少一个用于限位紧固螺栓的限位紧固装置装配在从孔扩展出的凹陷部内，将紧固螺栓相对于隔圈保持就位。所述凹陷部的外部轴向壁包括至少一个相对于皮带轮轴向倾斜的部分。

附图说明

通过阅读以下按非限制性举例方式提供的描述并参考所附示图将会更好地理解本发明的其他目的、特性及优势，其中附图包括：

图1是根据本发明的第一个示例性实施方式所述的皮带轮装置的纵向剖面图；

图2是图1的细节图；

图3是根据本发明的第二个示例性实施方式所述的皮带轮装置的纵向剖面图；以及

图4是根据本发明的第三个示例性实施方式所述的皮带轮装置的侧视图。

具体实施方式

正如能够从图1和2看出的，用于力矩传输装置(比如皮带或链条)的张力辊或卷绕辊的皮带轮装置(整个皮带轮装置用附图标记10来表示)，包括：皮带轮12；滚动轴承14；几何轴线16；整体形状为圆柱形的隔圈18；以及，与轴线16同轴的紧固螺栓20。正如将在下文中更详细地描述的，装置10包括用于将紧固螺栓20限位紧固或锁定在隔圈18上的限位紧固装置。

皮带轮12包括：外部轴向部分24，该外部轴向部分24提供了旨在与皮带或链条之类的力矩传输装置(未显示)配合的外表面；内部轴向部分26；以及，径向环形中间部分28，该径向环形中间部分28将所述外部轴向部分24和内部轴向部分26连接起来。外部轴向部分24和内部轴向部分26是与轴线16同轴的。此外，刚性的肋状物29被设置在内部轴向部分26和外部轴向部分24之间，并且连接到中间部分28。

滚动轴承14包括：内圈30；外圈32；一排滚动体34，所述滚动体34在本例中以球的形式实现，并且被设置在所述内圈32与外圈34之间；以及，保持架(cage)36，该保持架36用于确保维持所述滚动体34在圆周上的间隔。滚动轴承14还包括在每一侧上的环形密封件38、40，该环形密封件38、40连接到外圈30从而封闭在所述内圈32与外圈34之间的径向空间，所述滚动体34和保持架36就被封装在该径向空间中。

在所示示例性的实施方式中，内圈30和外圈32是实心的(solid)。“实心滚道”被理解为其滚道形状是通过(以车削或研磨方式)从管材、棒料、被锻造和/或轧制的毛坯件移除切屑的加工来获得的。内圈30包括旋转的轴向外表面30a，在该轴向外表面30a上形成有用于滚动体34的环形滚道。内圈30还包括啮合在隔圈18上的孔30b以及轴向限定了所述孔和外表面的两个径向端面30c、30d。外圈32具有类似的设计。

在所示的示例性实施方式中，皮带轮12通过使用聚酰胺之类的塑性材料在外圈32上二次成型来获得。由此导致在这些部件之间产生优异的内聚力(cohesion)。作为一种选择，皮带轮可由金属片制成，并且压制到外圈32上。在另一个实施方式变体中，皮带轮12和外圈32可一体制成。

(有轴线16的)隔圈18包括轴向的圆柱形部分42，在该轴向的圆柱形部分42上固定有滚动轴承14的内圈30，并且该轴向的圆柱形部分42在一个轴向端部扩展成具有较大直径的轴向的圆柱形部分44。径向的环形肩部46形成在轴向部分42、44之间，并且形成内圈30的径向表面30c轴向抵靠的受力面(thrust surface)。在与轴向肩部46轴向相对的侧面上，轴向部分44通过径向端面48来界定，该径向端面48适合抵靠位于所述装置以外的支撑部件(未显示)，从而使得该装置能够安装并固定在所述支撑部件上。该支撑部件例如为发动机组、相关的自动张力辊的关节部件或偏心轮部件。轴向部分44相对于皮带轮12轴向突出。在与径向端面48轴向相反的侧面上，轴向部分42通过径向端面49来界定。隔圈18在轴向上通过径向端面48和49来界定。

在该实施方式中，轴向部分42的轴向尺寸稍小于内圈30的轴向尺寸。因此，径向表面49相对于内圈30的径向表面30d在轴向上稍有偏移。因此，隔圈18与径向表面30d完全没有重叠，从而使得径向表面30d可被用作参考表面并且抵靠任何其它的表面。

隔圈18包括(有轴线16的)圆柱形的孔50，紧固螺栓20延伸到该圆柱形的孔50中。紧固螺栓20可被固定到孔50内部，并且与孔50有或大或小的间隙。孔50是通孔。孔50在轴向上从径向表面49延伸至径向表面48。

凹陷部52从孔50扩展出来。此处，凹陷部52是从所述孔径向向外扩展出来的。在本例中，凹陷部52以圆锥形的孔(即圆锥形的钻孔)的形式实现。因此，凹陷部52的外部环形壁52a是倾斜的并且形成斜面。在图1的实施方式中，斜面在孔50的范围内延伸。在另一个实施方式中，处在相对于轴线16的轴向平面内的平底部件，其可被径向设置在倾斜的壁52a与容纳螺钉的孔50之间。正如能够在图2中看出的，凹陷部52的轴向截面具有锥形形状。

正如在图2中更明显地显示出的，按照斜面形式的倾斜的壁52a是在隔圈18的(开口到径向表面48上的)孔50上得到的。(有轴线16的)凹陷部52是截头圆锥形状的，在该截头圆锥中较小底面的直径等于孔50的直径。圆锥角α或(相对于轴线16倾斜的)壁的倾斜角可以有利地在10°与40°之间，并且优选在25°与35°之间，特别是等于30°。特别地，外部轴向壁52a的倾斜角足够小，足以引发防止紧固螺栓20脱离的自锁效应。

再次参考图1，紧固螺栓20包括(用于拧紧的)头部54和杆部，所述杆部设置有从头部轴向延伸出来并且位于孔50内中心位置上的光滑部分56，和在与所述头部相反一侧的螺纹部分58。螺栓的螺纹部分58相对于隔圈18的径向表面48轴向延伸。该螺纹部分58旨在被插入到在所述装置以外的支撑部件的螺纹孔中。

如上所示，装置10包括用于确保对紧固螺栓20进行限位紧固的限位紧固装置。在所示的示例性实施方式中，这些限位紧固装置是以O形密封圈62的形式制成的，这些限位紧固装置径向插入到螺栓20与隔圈18之间并位于隔圈18的凹陷部52的斜面以内。

O形密封圈62楔入凹陷部52的倾斜表面52a与紧固螺栓20之间，从而使得当紧固螺栓20在其头部54的方向上被拉动时出现自锁效应。在该方向上的拉力导致了在O形密封圈及其接触面之间的径向夹紧力(clamping force)。该径向夹紧力使得夹持摩擦力增加大于拉力本身。因此不能够将螺栓20分离。在将所述装置最终安装到径向支撑部件期间，螺栓20倾向于在锲入力会降低的轴向上移动。因此，夹持摩擦力变得过低，以至于不能够在最终将所述装置安装到其支撑部件上的时候对被用于拧紧螺栓20的力矩的控制产生影响。

后续的过程被用于装配皮带轮装置10。

首先，制造包括皮带轮12、滚动轴承14和隔圈18的子单元。为此，将皮带轮12与滚动轴承14的外圈26装配在一起。接下来，将隔圈18安装在滚动轴承14的内圈30的孔30b中，直至肩部46邻接径向端面30c。第二步，将紧固螺栓20插入到垫圈60中，并随后插入到子单元的隔圈18中。

第三步，将O形密封圈62安装到环形的凹陷部52中，相应安装方式是使得围绕螺栓20的轴向间隙基本上减小为零。O形密封圈62用作将紧固螺栓20限制在隔圈18上的限位紧固装置。该限位紧固装置62执行了双重功能，即在轴向上保持螺栓20和在圆周方向上保持螺栓20。

通过提供用于将紧固螺栓20限制在隔圈18上的限位紧固装置62，紧固螺栓20能够被更加牢固地拧紧到其支撑部件上。事实上，在拧紧紧固螺栓20期间，当径向端面48邻接外部支撑部件时，限位紧固装置62不再有效。这是因为紧固螺栓20能够相对于隔圈18进行枢转(pivot)，这就有可能更牢固地拧紧该螺栓。

此外，在所示的示例性实施方式中，限位紧固装置62相对于表面48是凹陷的或者被安装成与表面48是平齐的，用于将隔圈18安装到该隔圈支撑部件上。除了紧固螺栓20之外，缺少相对于表面48突出的组件，这使得有可能对皮带轮装置10进行定位使得该皮带轮装置10更容易抵靠其支撑部件。然而，在一个实施方式变体中，有可能在紧固螺栓20与隔圈的端面48之间提供限位紧固装置62。

此外，皮带轮装置10提供的优势在于，不要求对紧固螺栓20进行特殊设计。

在图3中显示了第二个示例性的实施方式，在该附图中相同的构件具有相同的参考标记，与第一实施例所描述的技术方案的差别在于，隔圈和轴承的内圈通过(包括滚道的)单个构件30来代替。该构件30是相对于外圈轴向突出的内圈。此外，轴承14是双排的滚珠轴承。

孔18和容纳限位紧固装置62的凹陷部52直接在该经过修改的内圈30中形成。

在图4所示的第三个实施方式中，在该附图中相同的构件使用相同的附图标记，所述装置包括若干限位紧固装置，这些具有双重功能的限位紧固装置作为若干按照紧固点62形式的临时锁定装置，这些限位紧固装置由合成材料制成。紧固点62由(比如聚酰胺材料之类的)合成材料(通过比如二次成型的方式)制成。作为一种选择，合成材料可以是粘合剂(adhesive)或硅树脂(silicone)。

通过调整所使用的合成材料的量，有可能限定出一个剪切力阈值(shearingthreshold)，该剪切力阈值是与螺栓20相对于隔圈18的临时锁定相关的。换而言之，在该实施方式中，作为一种有利的选择，可以计算紧固点62的数量和每个紧固点62所用合成材料的量，从而使得由用户手动进行的拧紧螺栓20的动作导致了螺栓20相对于隔圈18的锁定剪切力。相比之下，在螺栓20的头部的轴向上的拉力导致自锁效应，并且压缩合成材料从而避免了剪切力。因此，这种锁定是临时的，并且仅在皮带轮装置10的存储与运输期间有效。

正如可在图4中看到的，每个紧固点62都沿着截头圆锥形的凹陷部52的斜面、在围绕轴线16的扇形区域β内延伸。在该实施方式中，扇形角β在1°与10°之间，优选在1°与5°之间，并且特别是大致等于3°。限位紧固装置62的这种局部应用加强了其临时性(temporarynature)。作为一种选择，每个临时的限位紧固装置62可按在凹陷部52内部的、在一个较宽的扇形区域上延伸的至少一条连续的粘合剂线的形式来实现。

在该实施方式中，限位紧固装置包括三个紧固点62。然而，应用其它数量的(例如1个、2个、4个或更多个)紧固点62也不应被认为偏离了本发明的保护范围。

这些限位紧固装置62是可分离的，从而允许例如仅限于在存储和运输皮带轮装置10时临时锁定螺栓20。

在另一个实施方式中，通过被压入凹陷部的橡胶球来代替第三个实施方式中的限位紧固装置。

在其它未借助附图显示的实施方式中，所述装置包括至少一个凹陷部，该凹陷部在圆周角严格小于360°的扇形中延伸，并且在该特定的实施例中是在圆周角在35°与45°之间的扇形中延伸。每个凹陷部从所述孔扩展出来，并且包括以上所描述的倾斜的壁。作为一种有利的选择，存在与紧固点数量一样多的凹陷部。每个紧固点都被设置在其自身的凹陷部内。作为优选形式，支撑构件上提供了多个相同的凹陷部，并且在圆周方向上彼此间隔开，在本例中是均匀间隔开的。这样一个示例性实施方式所具有的特别优势在于，在支撑构件及其支撑部件之间的接触面积更大。

本发明以包括滚动轴承的皮带轮装置为基础进行了描述，所述滚动轴承设置有内圈、外圈和至少一排被布置到所述外圈和内圈之间的滚动体。作为一种选择，轴承可以是滑动轴承类型的并且包括例如由热塑性材料形成的环形主体，并且可包括能够填充有润滑剂的径向沟槽。在另一种实施方式变体中，所述滑动轴承可包括两个直接相对于彼此滑动的滚道或圈。

最后，该解决方案提出了一种成本更加低廉且更易于实现的装置，该装置允许额外地改善皮带轮装置在其外部支撑部件上的紧固。

Claims (8)

1.一种用于力矩传输装置的张力辊或卷绕辊的皮带轮装置（10），包括：皮带轮（12）；轴承（14）；支撑构件（18），该支撑构件（18）以旋转方式支撑所述皮带轮（14），并且设置有通孔（50）；紧固螺栓（20），该紧固螺栓（20）延伸到所述支撑构件（18）的所述通孔（50）中；

其特征在于，所述装置（10）还包括多个将所述紧固螺栓（20）限制在所述支撑构件（18）上的限位紧固装置（62），

所述支撑构件（18）包括多个从所述通孔（50）延伸到所述支撑构件（18）的凹陷部（52），所述多个凹陷部在圆周方向上彼此间隔开，所述多个限位紧固装置（62）中的每个至少部分安装在相应的所述凹陷部内，

其中，所述凹陷部（52）的外部轴向壁（52a）以锐角从所述通孔（50）直接径向向外地扩展出来，使得所述凹陷部（52）为截头圆锥形，所述截头圆锥形的较小直径等于所述通孔（50）的直径，以及

所述限位紧固装置（62）能够楔入所述外部轴向壁（52a）与所述紧固螺栓（20）的外部径向表面之间，并且所述外部轴向壁（52a）的倾斜角足够小，足以引发防止所述紧固螺栓（20）脱离的自锁效应。

2.如权利要求1所述的装置（10），其特征在于，所述凹陷部（52）开口在所述支撑构件（18）的轴向端部处的径向表面（48）上，所述支撑构件（18）的轴向端部是其与紧固螺栓（20）的头部（54）反向的那个端部。

3.如权利要求2所述的装置（10），其特征在于，所述凹陷部（52）在所述径向表面（48）的方向上变阔。

4.如前述权利要求中任一项所述的装置（10），其特征在于，所述紧固螺栓（20）包括至少一个螺纹部分（58），并且所述限位紧固装置（62）局部覆盖所述紧固螺栓（20）的螺纹部分（58）。

5.如前述权利要求1-3中任一项所述的装置（10），其特征在于，所述支撑构件（18）是支撑所述轴承的内圈（30）的隔圈。

6.如前述权利要求1-3中任一项所述的装置（10），其特征在于，所述支撑构件与所述轴承（14）的内圈（30）一体制成。

7.如前述权利要求1-3中任一项所述的装置（10），其特征在于，所述限位紧固装置（62）是橡胶球。

8.一种装配用于力矩传输装置的张力辊或卷绕辊的皮带轮装置（10）的方法，包括以下步骤：

将皮带轮（12）、轴承（14）和支撑所述皮带轮（12 ）并设置有通孔（50）的支撑构件（18）装配成子单元；

将紧固螺栓（20）插入到所述支撑构件（18）的所述通孔（50）中；

其特征在于，所述方法还包括步骤：

通过将多个用于限位紧固所述螺栓（20 ）的限位紧固装置（62）装配在从所述通孔（50）扩展出的多个凹陷部（52）内，将所述紧固螺栓（20）相对于所述支撑构件（18）保持就位，其中所述多个凹陷部在圆周方向上彼此间隔开；

其中，所述凹陷部（52）的外部轴向壁（52a）以锐角从所述通孔（50）直接径向向外地扩展出来，使得所述凹陷部（52）为截头圆锥形，所述截头圆锥形的较小直径等于所述通孔（50）的直径，以及

所述限位紧固装置（62）能够楔入所述外部轴向壁（52a）与所述紧固螺栓（20）的外部径向表面之间，并且所述外部轴向壁（52a）的倾斜角足够小，足以引发防止所述紧固螺栓（20）脱离的自锁效应。

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