專利名稱：張緊器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對車輛發(fā)動機(jī)的正時鏈?zhǔn)┘舆m當(dāng)張力的張緊器，更具體而言，涉及一種改進(jìn)了柱塞與張緊器外殼之間的耐燒結(jié)性的張緊器。
背景技術(shù)：
作為一種在汽車發(fā)動機(jī)的曲軸與凸輪軸之間傳遞轉(zhuǎn)動的傳動裝置，鏈傳動裝置已經(jīng)得到廣泛使用，在鏈傳動裝置中，一正時鏈圍繞著分別附連于曲軸與凸輪軸上的鏈輪傳動。并且在這種鏈傳動裝置中使用了一種張緊器，其對松邊施加適當(dāng)?shù)脑鰤毫σ员銓︽湕l施加適當(dāng)張力因此在鏈條行進(jìn)過程中振動，并且其跟隨著鏈條的伸長以便維持適當(dāng)?shù)脑鰤毫?。在這種張緊器中，一柱塞通過利用一彈簧進(jìn)行偏壓而從張緊器外殼的前表面伸出，并且這個柱塞的前端壓靠著位于其樞軸端附近的張緊器桿的后表面，以便使得張緊器桿的滑塊表面與鏈條的松邊形成接觸從而對鏈條施加張力。
張緊器外殼是這種張緊器中的主要部件，使用了一種稱作“灰鑄鐵”的石墨片鑄鐵作為其原材料，這種石墨片鑄鐵通常具有如優(yōu)良的耐磨性、吸震性以及機(jī)械加工性等特征。另外，為了比灰鑄鐵進(jìn)一步減少重量并改進(jìn)耐燒結(jié)性，提供了表面處理方法(參看，例如專利參考1)，在這種表面處理方法中，張緊器外殼由鋁系列金屬材料如鋁、鋁合金等等形成，材料的表面經(jīng)受硬陽極化處理從而形成一種硬質(zhì)防蝕鋁層的涂層，并且在四硫代鉬酸銨溶液中進(jìn)行二次電解從而將二硫化鉬沉淀于涂層的微小凹點上，即所謂的“Kashima涂敷”(注冊商標(biāo))。
專利參考1日本專利出版物No.3226030本發(fā)明要解決的問題然而，已經(jīng)廣泛用作常規(guī)型張緊器的張緊器外殼的原材料的“灰鑄鐵”具有重量太大的缺點。另外，由于灰鑄鐵中所包含的石墨晶體又細(xì)又長，所以當(dāng)力施加于晶體的尖端時，容易發(fā)生破裂，因而存在其強(qiáng)度下降的缺點。
另外，當(dāng)進(jìn)行Kashima涂敷(注冊商標(biāo))處理時，生產(chǎn)步驟就變得復(fù)雜，其缺點在于不僅是增加成本，而且Kashima涂敷處理方法不能應(yīng)用于具有嚴(yán)格尺寸公差要求的張緊器上，因為將通過Kashima涂敷處理方法產(chǎn)生的涂層厚度公差增加了加工公差。另外，存在的一個缺點在于當(dāng)張緊器外殼具有復(fù)雜形狀時，或者其具有小凹點時，Kashima涂敷處理方法就不能進(jìn)行均勻的表面處理。
另外，在柱塞總是利用彈簧偏壓的棘輪型張緊器中，一具有一棘輪爪的棘輪主體可樞軸轉(zhuǎn)動地支承于一設(shè)置在張緊器外殼上的棘輪軸上，并且通過棘輪爪與刻于柱塞一側(cè)上的棘輪齒相接合從而阻止柱塞縮回移動，尤其是指出了下述的問題。
在棘輪型張緊器的情況下，當(dāng)柱塞通過鏈條的張力壓入時，一側(cè)向力(垂直于柱塞的前進(jìn)方向施加的力)施加于一位于柱塞與張緊器外殼的柱塞容納孔之間的滑動表面上，該柱塞位于棘輪爪和棘輪齒間接合的相對側(cè)上。因此，這個滑動表面的摩擦阻力增加，并且由于在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生的柱塞振動而造成的張緊器外殼與柱塞之間的摩擦作用增加了張緊器外殼和柱塞的溫度。在最壞的情況下，它們兩個都會產(chǎn)生燒結(jié)現(xiàn)象，并且張緊器的功能就會喪失。
本發(fā)明的發(fā)明者通過利用分析裝置如燒結(jié)表面的表面分析裝置等等，對這種燒結(jié)現(xiàn)象的產(chǎn)生過程進(jìn)行了非?？炭嗟难芯?。結(jié)果，就獲得了新的知識，即燒結(jié)現(xiàn)象由柱塞的推力(剪切附著部分所需要的力)與“附著力”之間的大小關(guān)系所產(chǎn)生。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)型張緊器，這種張緊器的重量減輕并且強(qiáng)度提高，其生產(chǎn)成本簡化從而削減了成本，并且其可適用于復(fù)雜的形狀和嚴(yán)格的尺寸公差。此外，本發(fā)明的另一個目的是提供一種張緊器，其具有優(yōu)良的耐燒結(jié)性和耐用性，其可以保證具有象棘輪型張緊器那樣足夠長的壽命。

發(fā)明內(nèi)容
用于解決問題的裝置為實現(xiàn)上述目的，根據(jù)權(quán)利要求1所述的張緊器，張緊器具有一柱塞，柱塞可滑動地配裝于張緊器外殼的柱塞容納孔中，并且柱塞被偏壓以便使得柱塞的前端部分伸到外面，其特征在于，張緊器外殼由一種過共晶Al-Si系列合金形成，這種合金包含著重量占14-16％的Si并且先共晶Si的顆粒直徑為20至30μm。
另外，除了根據(jù)權(quán)利要求1的構(gòu)造之外，根據(jù)權(quán)利要求2所述的張緊器，柱塞總是被一柱塞彈簧偏壓，一具有一棘輪爪的棘輪爪主體可樞軸轉(zhuǎn)動地支承于一設(shè)置在所述張緊器外殼上的棘輪軸上，并且棘輪爪與刻于柱塞一側(cè)上的棘輪齒相接合以便阻止柱塞縮回移動。
作用由于在具有上述構(gòu)造的張緊器中，張緊器外殼由一種過共晶Al-Si系列合金形成，所以張緊器重量輕并且在生產(chǎn)步驟中不需要熱處理步驟。另外，由于具有高熔點和高硬度的Si微小且均勻地存在于過共晶Al-Si系列合金中，因此張緊器外殼與柱塞之間的附著力被減至低于柱塞的推力，從而阻止其間發(fā)生燒結(jié)。燒結(jié)受阻的原因如下。
即使張緊器和柱塞的表面為任意平面，但當(dāng)在顯微鏡下觀察時，永遠(yuǎn)都存在粗糙度。結(jié)果，在張緊器外殼與柱塞互相形成接觸的接觸表面中，存在一個所謂“實際接觸點”的點，相應(yīng)表面的凸出部分在該點處形成問題相互接觸。并且當(dāng)柱塞振動時，接觸表面滑動，并且表面的溫度增加。結(jié)果，“實際接觸點”的凸出部分發(fā)生變形，并且不僅接觸表面積增加而且另外的凸出部分互相形成接觸，因此“實際接觸點”的數(shù)量增加。
在那種情況下，當(dāng)張緊器部件(外殼和柱塞)的附著力大于柱塞的推力時，柱塞由于燒結(jié)而產(chǎn)生附著。另一方面在采用了高硬度Si微小且均勻地分散的材料的外殼中，可以通過增大實際接觸點處的Si的接觸面積從而抑制磨損，而將附著力減小至低于柱塞推力的水平，從而阻止由于燒結(jié)而造成柱塞附著。
發(fā)明效果由于在根據(jù)權(quán)利要求1所述的張緊器中，張力外殼由一種包含著占重量14-16％的Si的過共晶Al-Si系列合金形成，其中先共晶Si的顆粒直徑為20至30μm，所以與利用常規(guī)型產(chǎn)品相比，其進(jìn)一步減輕了重量，并且在生產(chǎn)步驟中不需要熱處理步驟。因此，本發(fā)明的張緊器有助于提高汽車的燃料效率并且減少汽車成本。
另外，由于高熔點且高硬度的Si微小且均勻地存在于過共晶Al-Si系列合金中，所以抑制了張緊器外殼與柱塞之間的燒結(jié)現(xiàn)象的產(chǎn)生。
另外，除了由根據(jù)權(quán)利要求1所述的張緊器所施加的效果之外，根據(jù)權(quán)利要求2所述的張緊器，在一種由于棘輪的存在而施加偏壓負(fù)載如側(cè)向力等等的棘輪型張緊器中，燒結(jié)現(xiàn)象的產(chǎn)生受到抑制并且改進(jìn)了張緊器的耐磨性與耐用性。另外，由于根據(jù)權(quán)利要求2所述的張緊器不必經(jīng)受表面處理，所以與常用張緊器相比，結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的棘輪型張緊器極大地簡化了生產(chǎn)步驟，并減少了生產(chǎn)成本。


圖1是示出了一種棘輪型張緊器的一個實例的剖視圖。
圖2是位于圖1中的柱塞的前端部分附近的一部分的剖視圖。
圖3是示出了Si顆粒直徑與耐燒結(jié)性之間關(guān)系的圖表。
圖4是示出了本發(fā)明與常規(guī)產(chǎn)品的的燒結(jié)試驗結(jié)果的圖表。
具體實施例方式
通過利用附圖，將根據(jù)實例而對本發(fā)明的實施例進(jìn)行描述。圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的張緊器的一個實例的剖視圖，而圖2是位于圖1中所示張緊器的柱塞的前端部分附近的一部分的剖視圖。
張緊器1在鏈條6的松邊上附連于發(fā)動機(jī)主體上，其中鏈條6為一正時鏈，其圍繞著一驅(qū)動側(cè)鏈輪3和一從動側(cè)鏈輪5受到拖動，其中驅(qū)動側(cè)鏈輪3在發(fā)動機(jī)的曲軸2上轉(zhuǎn)動，而從動側(cè)鏈輪5固定于凸輪軸4上。
在這種張緊器1中，一柱塞8穿過張緊器外殼7的前表面可回縮地伸出，并且這個柱塞8的切表面8A在張緊器桿10的樞軸端附近壓靠著可樞軸轉(zhuǎn)動地支承于發(fā)動機(jī)主體的側(cè)面上的張緊器桿10的后表面。因此，一滑塊表面11與鏈條6的松邊形成滑動接觸從而對鏈條6施加適當(dāng)張力。
張緊器外殼7帶有一柱塞容納孔12，柱塞可伸縮地配合插入該柱塞容納孔12中。在柱塞8中形成有一中空部分13，該中空部分13在與柱塞容納孔12底部相對的端部表面上開口，一柱塞彈簧14設(shè)置在這個中空部分13的底面和與底面相對的柱塞容納孔12的底部之間。另外，這個柱塞彈簧14總是將柱塞偏壓，因此柱塞8的尖端穿過張緊器外殼7而伸出。這個張緊器外殼7由一種過共晶Al-Si系列合金形成，這種合金包含著重量占14-16％的Si并且先共晶Si的顆粒直徑為20至30μm。
另外，在張緊器外殼7中，一棘輪爪主體16可樞軸轉(zhuǎn)動地支承于一棘輪軸15上，并且在這個棘輪爪主體16中形成有棘輪爪17、18，它們與刻在柱塞8的側(cè)面上的棘輪齒T相接合。
一轉(zhuǎn)動偏壓力繞著棘輪軸15沿與柱塞8的棘輪齒T接合的方向施加于棘輪爪主體16上。并且這種張緊器的構(gòu)造使得通過這些棘輪爪17、18與棘輪齒T之間的接合而阻止柱塞8沿回縮方向移動。
下面將對關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的棘輪型張緊器所進(jìn)行的燒結(jié)試驗的結(jié)果進(jìn)行描述。燒結(jié)試驗通過使用與圖2中所示相同的棘輪型張緊器來進(jìn)行。試驗情況如下所述。
1)將油供向由形成于柱塞8中的中空部分13與形成于張緊器外殼7中的柱塞容納孔12所包圍的空間中。此時所供的油的情況為油溫80℃、油壓0.30Mpa。
2)通過利用一種震動試驗機(jī)將±0.1mm的位移按照每秒200次(200Hz)施加于柱塞的尖端表面8A上1.0×107次，，即50,000秒(約14小時)。
3)此后，觀察柱塞的側(cè)面的性能，尤其是側(cè)向力所施加(力垂直施加于柱塞前進(jìn)方向上，在圖2中由SF所示)的部分的性能，并且檢查燒結(jié)現(xiàn)象存在與否。
在張緊器中進(jìn)行上述試驗1)至3)。這些張緊器的外殼由一種Si含量占重量15％的過共晶Al-Si系列合金形成。(1)將具有其中的先共晶Si顆粒直徑制備成5μm或更少的張緊器外殼的張緊器設(shè)定成“參考產(chǎn)品1”；(2)將具有其中的先共晶Si顆粒直徑制備成20至30μm的張緊器外殼的張緊器設(shè)定成“本發(fā)明的產(chǎn)品”；以及(3)將具有其中的先共晶Si顆粒直徑制備成60至70μm的張緊器外殼的張緊器設(shè)定成“參考產(chǎn)品2”。在這些張緊器中，設(shè)定偏向棘輪主體16的負(fù)載，即“凸輪施加負(fù)載”，并對張力施加1.0×107次的振動。然后判斷燒結(jié)現(xiàn)象存在與否。如果在第一次設(shè)定的凸輪施加負(fù)載中通過1.0×107次的振動并未產(chǎn)生燒結(jié)現(xiàn)象，那么逐步增加凸輪施加負(fù)載并且重復(fù)進(jìn)行相同的步驟。結(jié)果，圖3中示出了相應(yīng)張緊器是否功能正常而不產(chǎn)生燒結(jié)現(xiàn)象的凸輪施加負(fù)載的程度。圖3的縱向軸線示出了關(guān)于參考產(chǎn)品1的凸輪施加負(fù)載的比率。從圖3中可以清楚地看出，參考1和參考2處于相同的水平。作為對比，本發(fā)明的產(chǎn)品，即張緊器中的張緊器外殼由一種Si含量占重量15％的過共晶Al-Si系列合金形成，并且其中先共晶Si的顆粒直徑制備成20至30μm，不會由1.3倍的凸輪施加負(fù)載產(chǎn)生燒結(jié)現(xiàn)象，并且功能正常。在此，“凸輪施加負(fù)載”由油壓并不施加于柱塞的情況下的值示出。
應(yīng)當(dāng)指出，先共晶Si的顆粒直徑可以通過控制合金鑄造過程中的生產(chǎn)條件如熔點、鑄造溫度等等而得到控制。另外，也可以通過添加極少量的Cr、Ti、Mg以及Fe，來控制先共晶Si的顆粒直徑。尤其是，Cr還具有改進(jìn)先共晶Si的分散情況的效果。
下面，在圖4中示出在常規(guī)型張緊器上進(jìn)行的上述試驗的結(jié)果以及本發(fā)明的上述產(chǎn)品的試驗結(jié)果。由于試驗方法、試驗條件等等與上述相同，所以詳細(xì)情況在此忽略不提。在此，常規(guī)型產(chǎn)品1示出了其中張緊器外殼由一種經(jīng)過Kashima涂敷(注冊商標(biāo))處理的常用Al-Si共晶合金(ADC12)形成的張緊器的結(jié)果；常規(guī)型產(chǎn)品2示出了其中張緊器外殼由一種灰鑄鐵(FC200)形成的張緊器的結(jié)果；而常規(guī)型產(chǎn)品3示出了其中張緊器外殼由一種通用Al-Si共晶合金形成的張緊器的結(jié)果。圖4的縱向軸線示出了關(guān)于常規(guī)型產(chǎn)品3的凸輪施加負(fù)載的比率。從結(jié)果中可以清楚地看出，與利用常規(guī)材料所形成的張緊器(常規(guī)型產(chǎn)品2和常規(guī)型產(chǎn)品3)相比，本發(fā)明的產(chǎn)品具有更優(yōu)良的耐燒結(jié)性，而且具有與由經(jīng)過Kashima涂敷(注冊商標(biāo))處理的Al-Si共晶合金(ADC 12)所形成的產(chǎn)品(常規(guī)型產(chǎn)品1)相同的耐燒結(jié)性，而不必經(jīng)過特殊表面處理。
參考符號說明1棘輪型張緊器2曲軸3驅(qū)動側(cè)鏈輪4凸輪軸5從動側(cè)鏈輪6鏈條7張緊器外殼8柱塞8A尖端表面
25a安裝孔26柱塞9樞軸(張緊器桿的)10張緊器桿11滑塊表面12柱塞容納孔13中空部分14柱塞彈簧15棘輪軸16棘輪爪17、18棘輪爪主體19棘輪彈簧T棘輪齒SF側(cè)向力
權(quán)利要求
1.一種張緊器，其具有一柱塞，該柱塞可滑動地配裝于張緊器外殼的柱塞容納孔中，同時柱塞被偏壓以便使得柱塞的前端部分伸到外面，其特征在于，所述張緊器外殼由過共晶Al-Si系列合金形成，這種合金包含著重量占14-16％的Si并且先共晶Si的顆粒直徑為20至30μm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的張緊器，其特征在于，所述柱塞總是被一柱塞彈簧偏壓，具有一棘輪爪的棘輪爪主體可樞軸轉(zhuǎn)動地支承于一設(shè)置在所述張緊器外殼上的棘輪軸上，并且所述棘輪爪與刻于所述柱塞一側(cè)上的棘輪齒相接合以便阻止柱塞縮回移動。
全文摘要
為了提供一種改進(jìn)型張緊器，其中這種張緊器的重量減輕并且強(qiáng)度提高，其生產(chǎn)成本簡化從而削減了成本，并且其可適用于復(fù)雜的形狀和嚴(yán)格的尺寸公差。在一種具有一柱塞的張緊器中，柱塞可滑動地配裝于張緊器外殼的柱塞容納孔中，同時柱塞被偏壓以便使得柱塞的頂端部分伸到外面，張緊器外殼由一種過共晶Al－Si系列合金形成，這種合金包含著重量占14－16％的Si并且先共晶Si的顆粒直徑為20至30μm。相應(yīng)地，耐燒結(jié)性可以提高。
文檔編號F16H7/08GK1576647SQ20041006180
公開日2005年2月9日 申請日期2004年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月25日
發(fā)明者吉田修, 橋本裕至, 永尾憲一 申請人:株式會社椿本鏈索