CN100507311C - 用于内燃机的驱动系统的张紧装置组件 - Google Patents

Abstract

一种用于内燃机的驱动系统的张紧装置组件，所述驱动系统包括链，所述张紧装置组件包括固定的装设于内燃机的壳体。一活塞设于壳体内。活塞可在缩回位置和延伸位置之间移动。活塞产生力。枢转式引导装置操作性地在驱动系统的链与活塞之间延伸。枢转式引导装置将力的第一部分施加作用于链。一杆在活塞与枢转式引导装置之间操作性地连接至活塞。杆将力从活塞传递到枢转式引导装置。张紧装置组件还包括以枢转方式连接至壳体且以滑动方式与枢转式引导装置接合的凸轮构件。凸轮构件抵接所述杆，使得在活塞作用下的杆的运动以将力的第二部分以变化的大小施加作用于枢转式引导装置的方式来枢转凸轮。

Description

用于内燃机的驱动系统的张紧装置组件

技术领域

本发明总体上涉及张紧装置，更具体来说涉及产生大小变化的张紧力的正时张紧装置。

背景技术

现有技术中已知用于机动车应用场合的典型链或带系统(下文统称为“链系统”)。这些链系统包括向链或带的松弛侧施加均匀载荷的张紧装置，其将链或带的张紧力保持在对附连到该带系统的各个部件进行驱动所需的最小值之上。另外，张紧装置用在非同步驱动系统中，以防止打滑和动力传输损耗。最后，张紧装置普遍应用在辅助驱动系统中以及机动车的正时链或带系统中。

在如图6所示的典型的正时链或带系统中，引导装置116沿着延伸表面接触诸如链或带等的环形驱动元件120。致动器118接合引导装置116并调节引导装置116的位置以改变链120中的张紧力。一般而言，引导装置116以可枢转方式附连到发动机，且液压致动器118接合引导装置116以绕枢轴点130角向地移动引导装置116。液压致动器118包括弹簧119，以辅助维持引导装置116与链120的接合。当引导装置116行进通过其运动范围时，随着引导装置116沿链接合方向移动，主要由于弹簧力减小的原因，施加到链120上的力减小。典型地，所施加的力的变化范围在不同位置处可能具有显著量的高低值差异。这样的所施加力的宽变化范围导致链中的张紧力变化。

在所施加力的高值处，链具有高张紧力，这会导致链随着时间的过去而伸展以及诸如曲柄或凸轮轴的轴承等的正时链系统的各个部件上的摩擦损耗增加。

另外，当链处于高张紧力下时，可发现噪音、振动以及粗糙度(NVH)增加。在所施加力的低值处，链会颤动，这导致曲柄轴和凸轮轴之间的正时误差。这将不适当地磨损各个部件。

还可在向链施加的力的低值时发现NVH的增加。理想的是，限制所施加力的高低值之间的变化范围，以维持链中具有所需的张紧力，从而限制上述问题。

因此，在本领域有必要提供一种用于正时链系统的张紧装置和引导装置，其缩窄了向链所施加的力的变化范围。另外，在本领域有必要提供一种正时系统，其符合上述需要且同时无需对发动机布局进行大的改变来实施该系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型张紧装置组件，其消除或减轻了现有技术中的至少一个不利之处。

理想的是，提供一种用于内燃机的驱动系统的张紧装置组件，所述驱动系统包括诸如链或带的环形驱动元件，该张紧装置组件提供增加的向驱动系统施加的力以在环形驱动元件的整个寿命中在环形驱动元件中维持相对恒定的张紧力。

根据本发明的一个方面，提供一种用于内燃机的驱动系统的张紧装置组件，所述驱动系统包括诸如链或带的环形驱动元件，该张紧装置组件包括液压致动器，该致动器固定地连接至内燃机。所述液压致动器包括可在缩回和延伸位置之间移动的活塞。所述活塞产生力。一枢转式引导装置在所述驱动系统的链与所述活塞之间操作性地延伸。所述枢转式引导装置将所述力的第一部分施加为逆着链。一杆在活塞与枢转式引导装置之间操作性地连接到活塞。所述杆将力从活塞传递到枢转式引导装置。张紧装置组件还包括以枢转方式耦连到壳体且以滑动方式与枢转式引导装置接合的凸轮构件。该凸轮构件抵接杆，使得杆在活塞作用下的运动以将所述力的第二部分施加为逆着枢转式引导装置的方式枢转凸轮构件，由此，随着引导装置沿张紧方向枢转，所述力增加，从而在环形驱动元件中维持大体一致的张紧力。

根据本发明的另一方面，提供一种张紧装置组件，其包括可操作性地安装于发动机的液压致动器。该液压致动器具有响应发动机的油压而可在缩回位置与延伸位置之间移动的活塞以及将活塞朝延伸位置迫压的弹簧。引导装置具有能够以枢转方式安装于发动机的第一端以及远离该第一端的第二端。活塞操作性地接合引导装置的第二端以扭转引导装置使其与环形驱动元件接合并维持其中的张紧力。随着活塞朝向延伸位置移动，偏压组件接合引导装置且与液压致动器协同工作以向引导装置施加力，产生增加的扭矩，从而在环形驱动元件中维持大体一致的张紧力。

根据本发明的另一方面，提供一种用于张紧装置组件的偏压组件，其包括以枢转方式连接至引导装置并接合活塞的杆以及以枢转方式安装的凸轮。该凸轮以滑动方式与引导装置接合，且以枢转方式与杆接合，随着活塞从缩回位置向延伸位置移动，杆首先沿接合方向迫压引导装置，并且枢转凸轮以其次在链接合方向上迫压引导装置。

根据本发明的另一方面，提供一种用于张紧装置组件的偏压组件，其包括弹簧以及弹簧各端上的盖。所述盖以枢转方式将弹簧安装至所述引导装置的第二端。弹簧产生初始时方向为逆着液压致动器产生的致动器力作用的弹簧力。当活塞移动至延伸位置，弹簧旋转为弹簧力的方向为与致动器力联合作用。

附图说明

以下将参照附图仅通过示例方式描述本发明的优选实施方式，在所述附图中：

图1是包括本发明张紧装置组件和枢转式引导装置的正时系统和发动机的截面侧视图；

图2是本发明张紧装置组件和枢转式引导装置的分解立体图；

图3是本发明张紧装置组件和枢转式引导装置在活塞处于缩回位置时的侧视图；

图4是本发明张紧装置组件和枢转式引导装置在活塞处于延伸位置时的侧视图；

图5是现有技术引导装置和本发明引导装置的力图，其中施加到引导装置的以牛顿为单位的力作为引导装置的位置的函数绘出；

图6是现有技术张紧装置组件和引导装置的局部侧视图；

图7是本发明第二实施方式的分解图；

图8是图7的实施方式的平面图，其中液压致动器处于缩回位置；且

图9是图7的实施方式的平面图，其中液压致动器处于延伸位置。

具体实施方式

参照图1，示出内燃机2的一部分以及与之相关联的驱动系统4。驱动系统4包括环形驱动元件，诸如链接曲柄轴8和凸轮轴10的链6。尽管图示实施方式具体示出链6，但是可以理解，本发明也可采用包括带等的其他环形驱动元件。

链6接合分别与曲柄轴8和凸轮轴10相关联的可旋转元件或链轮12、14。链6将旋转从曲柄轴8传递到凸轮轴10。链6绕链轮12、14沿连续路径设置，且枢转式引导装置16与总体以18示出的张紧装置组件相对曲柄轴8定位在链6的松弛侧20，且固定的引导装置22定位在链6的拉紧侧24。

张紧装置组件18通过枢转式引导装置16将力施加到链6上，用于调节和维持链6内的张紧力。

枢转式引导装置16包括弧形引导面26，该弧形引导面26包括绕枢轴点30以枢转方式附连至内燃机2的第一端28以及与第一端28间隔开的第二端32。可选择地，作为弧形引导面26的代替，枢转式引导装置16可包括一系列辊构件。

张紧组件18在朝向枢转式引导装置6的第二端32的位置处附连到内燃机2。

张紧装置组件18包括液压致动器36，该液压致动器36固定地连接到内燃机2。液压致动器36包括滑动活塞34以及压缩弹簧35(见图7)，正如本领域所惯用的那样。在本发明的优选方面中，张紧装置组件18包括液压致动器36，但本发明也可利用气动和其他致动器。

活塞34操作性地连接到内燃机2的发动机油供应源。发动机油在压力下传送到液压致动器36，这导致活塞34相对液压致动器36的壳体运动。活塞34优选地为双向的，即活塞34可在如图3所示的缩回位置和如图4所示的延伸位置之间移动。

参照图2，液压致动器36的壳体具有连接构件48，该连接构件48从壳体径向向外突出，限定末端49。

引导装置16包括支撑弧形引导面26的结构性部分38。弧形引导面包括位于从结构性部分38延伸的侧突缘42之间的链接合部40。链接合部40可包括耐磨损材料，用以抵抗由于与链6的持续接合而产生的摩擦损耗。

引导装置16在结构性部分38的下侧具有滑动面78，该滑动面78承受凸轮46。滑动面78可以为平面或具有能够用于进一步控制凸轮46与滑动面78之间的力的分布的轮廓或形状。

张紧装置组件18包括偏压组件43。偏压组件43包括杆44和凸轮46。

杆44大体为S形，且包括由底部54以及大体平行的侧部52限定的沟槽50。杆44包括靠近枢转式引导装置16的第一端28的第一部分56以及相对第一部分56成角度地移位的第二部分58。杆44的第一部分包括对准的孔60，孔60穿过沟槽50的侧部52而形成，用于利用引导销62将杆44以枢转方式附连到杆可移动的引导装置16。

杆44的第二部分58大体为L形，限定有弯曲部59并以凸轮接合部64终止。凸轮接合部64包括侧部突起63、65。侧部突起63、65与连接构件48搭接，以维持杆44相对枢转式引导装置16和活塞的正确对准。

活塞34接合杆44的底部54，以绕枢轴点30枢转所述枢转式引导装置16。

尽管附图所示的杆44的实施方式是以枢转方式在第一部分56处附连至枢转式引导装置16，但是，杆44的第一部分56也可选择地以枢转方式附连至内燃机2。

凸轮46优选为V形，具有两个会合在顶点72处腿部68、70。凸轮46的第一腿部68在杆接合部74处终止，杆接合部74在两侧部52之间嵌入杆44的凸轮接合部64的弯曲部59内。杆接合部74相对杆44枢转。

凸轮46的第二腿70终止在第二腿孔76处，用于以枢转方式附连到液压致动器36的壳体的连接构件38的末端49。

凸轮46的顶点72接合滑动面78。该顶点72与滑动面78的抵接接合影响了枢转式引导装置16的运动。另外，凸轮46的顶点72的形状可以设置成辊型轴承，或以辊型轴承取代，以接合枢转式引导装置16。

比较图6的现有技术中的张紧装置118和图1所示的本发明张紧装置组件18，发现张紧装置组件18可容易地改型为适用于现有技术的系统。张紧装置组件18装配在现有技术的张紧装置118所占用的空间中。该特性是商业上所希望的，因为不需要改变内燃机布局来容置本发明的张紧装置组件18。

在操作中，液压致动器36从发动机接收压力油。活塞34将压力转化为传递至杆44的力。在驱动系统的寿命周期中，环形驱动元件6将伸展，使得活塞34可以从图3所示的缩回位置移动到图4所示的延伸位置。随着活塞34的延伸，油压所产生的力保持恒定。但是，来自弹簧的力减小，从而减少了可获得的合力。

杆44将图3和4中矢量F1表示的该力的一部分通过引导销62传递到枢转式引导装置16。杆44还通过凸轮46传递由顶点72处的矢量F2所表示的该力的第二部分。

力F1和F3由力F2对抗，力F2在大体相反方向上延伸、起点处于杆接合部74与杆44的凸轮接合部64之间的交接处。

随着活塞34从图3中的缩回位置移动到图4中的延伸位置，F3矢量的大小增加，如图所示，F3在图4中的长度相较图3中的长度增加。

变化的大小归因于随着活塞34延伸凸轮46绕连接构件48以及沿着枢转式引导装置16的滑动面78的运动。凸轮46相对于枢转式引导装置16的机械利益随着活塞延伸而增加，从而增加了F3的大小。更重要的是，相较于力F1，F3在更为远离枢轴点30的点处施加到枢转式引导装置16，并由此具有更大的力矩臂，所以F3的大小的增加效果得以放大。因而，可获取的能够施加到环形驱动元件6上的转矩以最小级别开始，并随着环形驱动元件6的磨损和伸展而增加。

F3的大小的变化还可描述为矢量F3和F2的比率。矢量F3和F2的比率随着活塞34的延伸和收缩而变化。当活塞34延伸时，矢量F3和F2的比率接近如图4中F3和F2矢量的类似长度所表明的更为1比1的关系。

参照图5，针对本发明的张紧装置组件18和枢转式引导装置16(实线)以及图6所示的现有技术张紧装置118和引导装置116(虚线)，示出施加于引导装置的力作为位置的函数的图表。

可以看出，现有技术的力曲线的斜率更大。换句话说，在位置变化时，与本发明的张紧装置组件18和枢转式引导装置16相比，施加于引导装置116的力的变化较大。本发明中力的变化的减小使得施加于枢转式引导装置16的力在上限处减小，并且施加于枢转式引导装置16的力在下限处增大。施加于枢转式引导装置16的力的变化的减小使得链6中的张紧力可以维持在更均匀的状态，减少了部件上的磨损，以及减少了驱动系统4产生的噪音。

参照图7，示出本发明的张紧装置组件218的第二实施方式。在此实施方式中，偏压组件243大体包括压缩弹簧246和一对盖248。

每个盖248均具有从圆柱形部分延伸的弧形端。该圆柱形部分摩擦接合在弹簧246的内直径中。

除了钩结构280形成在引导装置的第二末端之外，枢转式引导装置16与常规现有技术引导装置116相同。钩结构280以枢转方式容置盖248之一。

除了壳体具有容置盖248的另一端的枢转结构250之外，液压致动器36与第一实施方式相同。

参照图8，张紧装置组件218的液压致动器36处于缩回位置。在此位置，偏压组件243的弹簧246被压缩而产生力FB。但是，由于偏压组件243的几何形状，力FB的作用方向与液压致动器36产生的力的方向相反，因此从该力中减去。

随着活塞34从缩回位置向延伸位置移动，力FB将改变方向，在某一点处，FB将经过枢轴点30作用。在这一刻，弹簧246将被压缩到最大程度，但是FB对张紧装置组件218的操作将没有影响。随着活塞34继续延伸，FB的方向将沿相对于枢轴点30相同的方向作用，进而与液压致动器36的力联合工作并加到该力上。

偏压组件的整体作用是提供一种张紧装置组件，在该张紧装置组件中可获取的用于张紧环形驱动元件的扭矩以最小级别开始并随着环形驱动元件的磨损和伸展而增加，从而在环形驱动元件内维持恒定的张紧力。

本发明的上述实施方式旨在示例表示本发明，本领域普通技术人员在不脱离本发明范围的情况下可实现改变和修改，其中本发明的范围仅仅由所附权利要求限定。

Claims (12)

1.一种用于内燃机的驱动系统的张紧装置组件，所述驱动系统包括绕至少两个可旋转构件行进的环形驱动元件，所述张紧装置组件包括：

液压致动器，其能够操作性地安装于所述内燃机，所述液压致动器具有能够响应于所述内燃机的油压而在缩回和延伸位置之间移动的活塞，以及将所述活塞朝所述延伸位置迫压的弹簧；

引导装置，其具有能够以枢转方式安装于所述内燃机的第一端以及远离该第一端的第二端，所述活塞操作性地接合所述引导装置的第二端以扭转所述引导装置，使其与所述环形驱动元件接合并维持所述环形驱动元件中的张紧力；以及

偏压组件，其包括：

杆，所述杆以枢转方式连接至所述引导装置并与所述活塞接合；以及

以枢转方式安装的凸轮，所述凸轮以滑动方式与所述引导装置接合，且以枢转方式与所述杆接合，由此，随着所述活塞从所述缩回位置向所述延伸位置移动，所述杆主要地沿接合方向迫压所述引导装置，并且枢转所述凸轮以补充地在链接合方向上迫压所述引导装置，从而在所述环形驱动元件中维持大体一致的张紧力。

2.如权利要求1所述的张紧装置组件，其中，所述施加到所述引导装置的补充迫压比施加到所述引导装置的主要迫压更靠近所述第二端。

3.如权利要求2所述的张紧装置组件，其中，所述凸轮以枢转方式安装至所述液压致动器。

4.如权利要求3所述的张紧装置组件，其中，所述凸轮为V形，具有两个在顶点处会合的腿部。

5.如权利要求4所述的张紧装置组件，其中，所述杆为具有弯曲部的S形形状，该弯曲部接收所述V形凸轮的腿部之一，在其间提供枢转连接。

6.如权利要求5所述的张紧装置组件，其中，所述顶点以滑动方式与所述引导装置接合。

7.如权利要求6所述的张紧装置组件，其中，所述V形凸轮的另一腿部以枢转方式安装于所述液压致动器。

8.一种用于内燃机的驱动系统的张紧装置组件，所述驱动系统包括绕至少两个可旋转构件行进的环形驱动元件，所述张紧装置组件包括：

液压致动器，其能够操作性地安装于所述内燃机，所述液压致动器具有能够响应于所述内燃机的油压而在缩回和延伸位置之间移动的活塞，以及将所述活塞朝所述延伸位置迫压的弹簧；

引导装置，其具有能够以枢转方式安装于所述内燃机的第一端以及远离该第一端的第二端；以及

偏压组件，其包括：

偏压组件弹簧；以及

所述偏压组件弹簧各端上的盖，所述盖中的一个将所述偏压组件弹簧以枢转方式安装于所述引导装置的第二端，随着所述活塞朝所述延伸位置移动，所述偏压组件与所述液压致动器协同工作以向所述引导装置施加力，产生增加的扭矩，从而在所述环形驱动元件中维持大体一致的张紧力。

9.如权利要求8所述的张紧装置组件，其中，所述偏压组件弹簧产生初始时方向为逆着所述液压致动器所产生的致动器力作用的弹簧力，并且当所述活塞移动至所述延伸位置时，所述偏压组件弹簧旋转为所述弹簧力的方向为与所述致动器力联合作用。

10.如权利要求8所述的张紧装置组件，其中，所述盖中的另一个将所述偏压组件弹簧以枢转方式安装于所述液压致动器。

11.如权利要求10所述的张紧装置组件，其中，所述偏压组件弹簧是压缩弹簧。

12.如权利要求11所述的张紧装置组件，其中，所述引导装置的第二端具有突出部，所述突出部以枢转方式容置所述盖中的一个。

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