CN102472300A - 主动控制式张紧器 - Google Patents

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Abstract

一种用于发动机的张紧器系统包括至少一个从动链轮、至少一个驱动链轮、一个链条、以及一个用于张紧该链条的张紧器。该张紧器的阻尼作用是由一个阀来主动控制的，该阀允许流体离开该张紧器。

Description

主动控制式张紧器
相关申请的引用
本申请要求于2009年9月15日提交的、标题为“主动控制式张紧器”的临时申请号61/242,410中披露的一项或多项发明。特此要求该美国临时申请在35USC§119(e)下的权益，并且特此将上述申请通过引用结合在此。
发明背景
发明领域
本发明属于张紧器的领域。更具体地说，本发明涉及一种主动控制的张紧器。
相关技术的说明
现有技术的张紧器基于链条股中的张力而反应性地张紧链条并且不是被主动控制的。
发明概述
一种用于发动机的张紧器系统包括至少一个从动链轮、至少一个驱动链轮、一个链条、以及一个用于张紧该链条的张紧器。该张紧器的阻尼作用受到一个阀的主动控制，该阀允许流体离开该张紧器。
该阀可以位于该张紧器壳体或本体内或者替代地被定位远离该张紧器。
该张紧器可以是一种线性张紧器或者旋转张紧器。该张紧器可以具有齿条。
附图简要说明
图1示出了第一实施方案的带有链条的一种主动控制的旋转张紧器的示意图。
图2示出了第一实施方案的一种主动控制的旋转张紧器向第一位置移动的示意图。
图3示出了第一实施方案的一种主动控制的旋转张紧器向第二位置移动的示意图。
图4示出了第一实施方案的一种主动控制的旋转张紧器向第三位置移动的示意图。
图5示出了第二实施方案的、在本体中带有阀的一种主动控制的线性张紧器向第一位置移动的示意图。
图6示出了第二实施方案的、在本体中带有阀的一种主动控制的线性张紧器向第二位置移动的示意图。
图7示出了第二实施方案的、在本体中带有阀的一种主动控制的线性张紧器向第三位置移动的示意图。
图8示出了第三实施方案的、在本体中带有阀的一种主动控制的线性张紧器的示意图。
图9示出了第四实施方案的、在本体中带有阀的一种主动控制的线性张紧器的示意图。
图10示出了第五实施方案的、在本体中带有阀的一种主动控制的旋转张紧器向第一位置移动的示意图。
图11示出了第五实施方案的、在本体中带有阀的一种主动控制的线性张紧器向第二位置移动的示意图。
图12示出了第五实施方案的、在本体中带有阀的一种主动控制的线性张紧器向第三位置移动的示意图。
发明的详细说明
图1至图4示出了一个第一实施方案中一种主动控制的张紧器8。一种主动控制的张紧器是一种改变流体限制从而改变张紧器阻尼特征的张紧器。旋转张紧器8可以用于带有一个主动链轮4、至少一个从动链轮2，3、以及一个动力传动链条5或皮带发动机正时系统中，如图1中所示。旋转张紧器8被连接到一个对该旋转张紧器的阻尼进行主动控制的阀28上。在所示实例中，在任一股动力传动链条5上存在叶片底托6，7。
旋转张紧器8总体上相对于在这些从动链轮(在链条5的两个股之间)之间延伸的一个中心线C是位于中心的。旋转张紧器8连接到叶片底托6、7上。
主动链轮4、从动链轮2，3、叶片底托6，7以及传动链条5的替代构型，以及旋转张紧器8相对于链轮2，3，4、叶片底托6，7以及链条5的布置，以及可以如何将旋转张紧器8附接到这些叶片底托6，7上并不受限于图1中所示的构型或手段。
在该旋转张紧器的张紧器壳体10中固定了一个旋转本体9，该旋转本体具有围绕一个中心枢转点可旋转的叶片11、12、13、14。在一个实施方案中，张紧器壳体10限定了接收叶片11的至少一个室15。该至少一个室通过多个液压管线22与一个油泵20处于流体联通并且通过液压管线26与一个阀28处于流体联通。在张紧器壳体10与旋转本体9之间可以存在一个扭力弹簧(未示出)以便将该旋转本体偏置到一个位置，在此位置中通到液压管线22的流体被限制。
在一个替代实施方案中，张紧器壳体10限定了两种类型的室15、16。虽然在图中示出了一种总计四个室的构型，但本领域普通技术人员将能够使用任何数目的室。第一组室15接收叶片11和12。第二组室16接收叶片13和14。第一组室15带有叶片11和12、并且各自与一个油泵20通过多个液压管线22，24处于流体联通并且与一个阀28通过多个液压管线22，26处于流体联通。在这些室15内存在一个通向大气的流动路径17以便允许任何空气、蒸汽或油的泄露物逸出，从而防止该旋转张紧器被锁住。这些流动路径17通常并不会排出油。在第二组室16中，叶片13和14由弹簧19致动。替代地，在张紧器壳体10与旋转本体9之间可以存在一个扭力弹簧(未示出)以便如图2至图4中所示在第二组室16中代替弹簧19来偏置该旋转本体。这些室16通过多个流动路径18而开放至大气，以便允许任何可能进入这些室16的空气或油离开。
在液压管线26内优选有一个压力释放阀25，该阀具有一个“溢放”压力，即球抬升离开阀座时的压力，这个压力大于油泵系统的压力以便不许油泵20泄露物直接流到油存储器44。在油泵20与这些室15之间的液压管线24中也优选存在一个压力释放阀21以便防止发生返回到油泵20中的任何回流。
与旋转张紧器8处于流体连通的阀28包括一个阀壳体32，该阀壳体具有一个孔33用于可滑动地接收一个滑阀芯37。该滑阀芯具有至少两个圆柱形台肩37a，37b，它们很好地装配在阀壳体32中并且能够选择性地阻挡发动机油流向至少一个管线，但是优选使用了两条管线38，39。该液压管线优选具有一个流动限制器。虽然示出了两条液压管线，但也可以使用仅仅一个液压管线或多个液压管线以及每条管线多个流动限制器。阀28可以被定位远离旋转张紧器8或者可以替代地存在于旋转张紧器8的旋转本体9中。
滑阀芯37在阀壳体内的位置受两个不同组的反向力的影响。弹簧34作用在台肩37b的末端上并且弹性地促使滑阀芯37在图2至图4中展示的取向上向左。一个第二弹簧35作用在台肩37a上并且弹性地促使滑阀芯37在图2至图4中展示的取向上向右。台肩37a优选具有一个足够大的直径以便防止回流对抗致动器29。在滑阀芯台肩37a的末端处存在一个滑阀芯延伸部36并且它与致动器29相接触。
来自一个致动器29(优选是可变力螺线管)的力被施加在滑阀芯台肩37a的一个末端上并且响应于来自电子发动机控制单元(ECU)41的一个控制信号而受到来自控制器42的一个压力控制信号的控制(优选是脉宽调制的类型(PWM))。ECU 41接收输入信号，而该输入信号带有来自多个现有发动机传感器40的数据。该输入信号可以是基于多种不同的发动机控制参数并且优选地包括但不限于油温、油压、冷却剂温度、相位角度、节流阀位置、驱动模式/驱动齿轮、环境温度、系统上的小时数、发动机的每分钟转数(RPM)、和/或其他发动机参数。在ECU 41内，优选存在一个张紧器图谱46，该图谱优选包括基于一种特定的发动机模型所要求的函数的一个预校准过的矩阵。基于该张紧器图谱46和一个输入信号，ECU 41发送信号给控制器42来对阀28的位置进行调节。
参见图2，随着在滑阀芯台肩37a上的致动器29的力的增大，滑阀芯37被致动器29和弹簧35的力向右侧远端推向一个位置直到致动器29和弹簧35在滑阀芯台肩37a上的力等于弹簧34在滑阀芯37的相反侧上的力或与之平衡。当该滑阀芯在这个第一位置时，第二台肩37b将通向油存储器44的管线38，39开启，从而允许油从多个室15流动(假定在液压管线26中压力足够大而克服了压力释放阀25的溢放压力)并流经阀28并且从这些管线38，39中的至少一个中流出至油存储器44或油底壳。
旋转张紧器8的阻尼的量取决于开放到油存储器44或油底壳的管线38，39的数目以及这些室15，并且可以逐渐变得更软，因为在阀28与油存储器44或油底壳之间多于一个管线38，39被允许排放至油存储器44或油底壳。通过流体离开这些室15，旋转张紧器8对链条5的阻尼变得更软并且在其极限处对于从室15中流出的流体流动存在着完全的限制或者几乎没有阻力。
在该张紧器的实际范围内，张紧器泄露越多，张紧器就越软并且损失更多的能量用于泵送并且导致更大的有效阻尼。张紧器泄露越少，张紧器就比较不软并且损失更少的能量用于泵送并且导致较小的有效阻尼。
利用流体通过管线38，39离开到油存储器44，除了在叶片13，14上的弹簧力，由于来自这些室15的油流速的变化而导致的室15中油压力的减小反作用于从链条通过叶片底托6和7所施加的力矩，以便阻尼链条5的运动。
参见图3，当致动器29在滑阀芯台肩37a上的力减小时，弹簧34在滑阀芯台肩37b上的力超出致动器29的力以及弹簧35在滑阀芯37上的力并且推动滑阀芯37向左侧远端。在第二位置中，滑阀芯台肩37b阻挡管线38，39进入该阀并且没有流体通过管线38，39离开。
因为来自这些室15的流体流动受到限制，当叶片底托6，7上的链条力是处于低链条张力时，就允许了张紧器8在供应压力和弹簧压力作用下旋转。随着链条张力增大，从室15向外的流动受到限制。作为链条张力在高与低的张力之间进行循环的结果，该张紧器本体就能够在其位置上收紧(ratchetup)(顶起(pump up))。
图4示出了处于第三位置的滑阀芯37，其中弹簧34在滑阀芯台肩37b上的力等于致动器29在滑阀芯37上的力。在这个位置中，滑阀芯台肩37b优选阻挡至少一个液压管线39并且至少一个其他的液压管线38在这些室15与该油存储器44之间是开放的。在这个位置中，该链条被部分地阻尼。应该注意的是在滑阀的任一末端上的力是相等的或平衡的时，该滑阀可以停止在多个位置处。
在以上实施方案中，致动器29可以替代地是一个开/关螺线管、推/拉螺线管、开放的框架或封闭的框架、脉宽调制螺线管、可变力致动的螺线管、DC伺服装置、伺服装置、步进电动机、或任何其他的机械、电气、气动、液压、真空的致动器、或它们的任何组合。
虽然示出了四个室，但可以使用任何数目的室。虽然在该阀与该油存储器或油底壳之间示出了两个管线，但可以存在一个管线或多个附加管线并且也在本发明的范围之内。
替代地，管线38和39可以与管线24处于直接的流体连通而不是与油存储器44处于直接的流体连通。
在另一个实施方案中，在管线26中可以不存在压力释放阀。
在另一个实施方案中，阀28可以位于张紧器本体9或张紧器壳体10内。
通过使用由致动器29可变地控制的、具有多个位置的一个阀28，张紧器8的阻尼作用就可以被改变为更软(更多的泄露以及更多的阻尼)或较不软(更少的泄露和较小的有效阻尼)或必要时位于其间的任何位置以便满足系统的张紧需求并且主动地控制或改变该张紧器8的阻尼作用。
图5至图7示出了在张紧器本体61中带有一个阀77的一种主动控制的线性张紧器60的示意图。张紧器本体61包括一个孔80，该孔具有一个开放末端80a和一个第二末端80b。一个空心活塞62被可滑动地接收在孔80之内。在一个实施方案中，空心活塞62具有一个排放孔63，这个排放孔存在为直至穿过活塞62的顶部。活塞62接触与张紧器系统中的皮带或链条相邻的一个臂、叶片底托、或引导件，该张紧器系统是用于发动机、包括至少一个从动链轮以及至少一个驱动链轮(未示出)。
在活塞62与张紧器本体61的孔80之间形成一个压力室82。在压力室82内有一个活塞偏置弹簧65并且在孔80的第二末端80b处有一个止回阀组件67。孔80的第二末端80b通过孔80的第二末端80b与油存储器78之间的一个入口管线68被供应了来自油泵79和油存储器78的油。止回阀组件67防止流体从压力室82返回进入张紧器存储器78中的回流。
在张紧器本体61内有由致动器69控制的、与压力室82通过管线74处于流体连通的一个阀77。在管线74中优选存在一个压力释放阀83并且该阀防止流体直接从油泵79流至油存储器73。一个滑阀芯71被可滑动地接收在张紧器本体61的一个孔64内。该滑阀芯具有至少两个圆柱形台肩71a，71b，它们很好地装配在张紧器壳体61的孔64内并且能够选择性地阻挡发动机油流到至少一个液压管线，但是优选存在至少两个液压管线72，75。这些液压管线72，75优选是受流动限制的。虽然示出了仅仅两个液压管线，但也可以使用一个液压管线或多个液压管线以及每个管线多个流动限制器。在另一个实施方案中，阀77的位置可以远离张紧器60的张紧器本体61。
滑阀芯71在张紧器本体61内的位置受两个不同组的反向力的影响。弹簧66作用在台肩71a的末端上并且弹性地促使滑阀芯71在图5至图7中展示的取向上向右。一个第二弹簧70作用在致动器69上，该致动器作用在滑阀芯台肩71b上并且弹性地促使滑阀芯71在图5至图7中展示的取向上向左。致动器69与滑阀芯台肩71b接触。台肩71b可以延伸来阻挡管线72和75以便防止对抗致动器69的回流。可以在壳体61内在致动器69附近或在滑阀芯71与致动器69之间的孔64中布置另外的多个流动路径。替代地，除了致动器69之外，附接在一个单独安装件上的弹簧可以作用在滑阀芯台肩71b上。
参见图5，随着致动器69和弹簧70在滑阀芯71上的力减小并且小于弹簧66的力，弹簧66的力将滑阀芯71向右侧远端推动朝向一个第一位置，直至致动器69在滑阀芯台肩71b上的力等于弹簧66在滑阀芯台肩71a上的力或与之平衡。当滑阀芯71处于这个第一位置时，液压管线72，75未被阻挡，从而允许油从压力室82流动并且从管线72，75的至少一个中流出到油存储器73或返回至存储器78。替代地，该系统可以朝向阻挡液压管线72，75来被弹簧偏置。
线性张紧器60的阻尼的量是取决于开放到油存储器73或这些压力室82的管线72，75的数目，并且可以逐渐变得更软，因为在阀77与油存储器73之间多于一个管线72，75被允许排放至油存储器73。通过流体离开压力室82，线性张紧器60对一个链条的阻尼作用变得更软并且在其极限处对于从压力室中流出的流体流动存在着完全地限制或者几乎没有阻力。
在该张紧器的实际范围内，张紧器泄露越多，张紧器就越软并且损失更多的能量用于泵送并且导致更大的有效阻尼。张紧器泄露越少，张紧器就比较不软并且损失更少的能量用于泵送并且导致较小的有效阻尼。
利用流体通过管线72，75离开到油存储器73，除了在活塞62上的弹簧力之外，由于来自压力室82的油流速的变化而导致的压力室82中油压力的减小就反作用于从链条通过活塞62和多个臂和/或引导件而直接或间接地施加的荷载，从而阻尼链条5的运动。
参见图6，随着致动器69和弹簧70在滑阀芯71上的力增大并且大于弹簧66的力，致动器69和弹簧70的力将滑阀芯71向左侧远端推动朝向一个第二位置，直至致动器69在滑阀芯台肩71b上的力等于弹簧66在滑阀芯台肩71a上的力或与之平衡。当滑阀芯71处于这个第二位置时，第二台肩71b阻挡了通到油存储器73的管线72，75。可以在壳体61内在致动器69附近或在滑阀芯71与致动器69之间的孔64中布置另外的多个流动路径。替代地，除了致动器69之外，附接在一个单独安装件上的弹簧可以作用在滑阀芯台肩71b上。
在来自压力室82的流体流动受限时，该线性张紧器处于其最小阻尼条件下，因为仅仅非常有限的油量被允许逸出。该张紧器的刚度是基于使空心活塞62从张紧器本体61中偏置出来的这个张紧器偏置弹簧65的弹簧系数。该张紧器的阻尼作用是基于允许的从压力室82中出来的油的流体流速，该流速受到阀77和螺线管69基于多个发动机参数的控制。这些发动机参数可以包括但不限于油温、油压、冷却剂温度、相位角度、节流阀位置、驱动模式/驱动齿轮、环境温度、主动汽缸的数目、系统上的小时数、发动机的每分钟转数(RPM)、和/或任何其他发动机参数。
图7示出了处于第三位置的滑阀芯71，其中弹簧66在滑阀芯台肩71a上的力等于弹簧70和致动器69在滑阀芯71上的力。在这个位置中，滑阀芯台肩71b优选阻挡至少一个液压管线75并且至少一个其他的液压管线72在这些压力室82与该油存储器73之间是开放的。在这个位置中，链条被部分地阻尼。
在以上实施方案中，致动器69可以替代地是一个脉宽调制螺线管、可变力致动的螺线管、开/关螺线管、推/拉螺线管、开放的框架或封闭的框架、DC伺服装置、步进电动机、或任何其他的机械、电气、气动、液压、真空的致动器、或它们的任何组合。
虽然该阀被示出为在张紧器本体61内，但本领域技术人员应理解的是阀77可以替代地被定位远离该张紧器本体61。
在一个实施方案中，来自一个致动器69的力可以是可变力螺线管，它被施加在滑阀芯台肩71b的一个末端上并且响应于来自电子发动机控制单元(ECU)的一个控制信号而受到来自控制器(未示出)的一个压力控制信号的控制(优选是脉宽调制的类型(PWM))。该ECU接收输入信号，而该输入信号带有来自多个现有发动机传感器的数据。该输入信号可以是基于多种不同的发动机控制参数并且优选地包括但不限于油温、油压、冷却剂温度、相位角度、节流阀位置、驱动模式/驱动齿轮、环境温度、系统上的小时数、发动机的每分钟转数(RPM)、和/或其他发动机参数。在该ECU内，优选存在一个张紧器图谱，该图谱优选包括基于一种特定的发动机模型所要求的函数的一个预校准过的矩阵。基于该张紧器图谱和一个输入信号，该ECU发送信号给该控制器来对阀77的位置进行调节。
图8示出了类似于图5至图7中所示张紧器的一种主动控制的线性张紧器60的示意图，该线性张紧器在张紧器本体61中带有一个三通阀87而不是阀77。张紧器本体61包括一个孔80，该孔具有一个开放末端80a和一个第二末端80b。一个空心活塞62被可滑动地接收在孔80之内。活塞62接触与张紧器系统中的皮带或链条相邻的一个臂、叶片底托、或引导件，该张紧器系统是用于发动机、包括至少一个从动链轮以及至少一个驱动链轮(未示出)。在一个实施方案中，空心活塞62具有一个排放孔63，这个排放孔表示为直至穿过活塞62的顶部。
在活塞62与张紧器本体61的孔80之间形成一个压力室82。在压力室82内有一个活塞偏置弹簧65并且在孔80的第二末端80b处有一个止回阀组件67。孔80的第二末端80b是通过孔80的第二末端80b与油存储器78之间的一个入口管线68被供应了来自油泵79和油存储器78的油。止回阀组件67防止流体从压力室82返回进入张紧器存储器78的回流。
三通阀87具有一个滑阀芯88，该滑阀芯被可滑动地接收在张紧器本体61的一个孔64内。滑阀芯88具有至少三个圆柱形台肩88a，88b，88c，它们很好地装配在张紧器壳体61的孔64内并且能够选择性地阻挡发动机油流到至少一个液压管线，但是优选存在至少两个液压管线72，75并且它们是受到流动限制的。虽然示出了仅仅两个液压管线，但也可以使用一个液压管线或多个液压管线以及每个管线多个流动限制器。在一个替代实施方案中，阀87的位置可以远离张紧器60的张紧器本体61。在另一个替代实施方案中，多个液压管线72，75可以与油存储器78处于流体联通。替代地，该系统可以朝向阻挡液压管线72，75来被弹簧偏置。
滑阀芯88在张紧器本体61内的位置受两个不同组的反向力的影响。弹簧66作用在台肩88a的末端上并且弹性地促使滑阀芯88在图8中展示的取向上向右。一个第二弹簧70作用在致动器69上，该致动器作用在滑阀芯台肩88c上并且弹性地促使滑阀芯88在图8中展示的取向上向左。致动器69与滑阀芯台肩88c接触。台肩88c可以延伸来阻挡管线72和75以便防止对抗致动器69的回流。可以在壳体61内在致动器69附近或在滑阀芯88与致动器69之间的孔64中布置另外的多个流动限制器。替代地，除了致动器69之外，附接在一个单独安装件上的弹簧可以作用在滑阀芯台肩88c上。
取决于阀87的位置和在张紧器本体61的孔80与活塞62之间所形成的压力室82中的流体压力，流体可以离开压力室82通过液压管线74到阀87再通过至少一个液压管线72，75引导至油存储器73或返回至存储器78。阀87由一个致动器69致动。
致动器69使该三通阀87在张紧器本体61内移动，从而允许流体从压力室82中被移除、主动调整该张紧器的阻尼作用使之更软或者允许压力室82中的流体压力以变化的程度建立。
当致动器69在阀87的滑阀芯末端上的力大于在该滑阀芯的相反末端上的力并且该滑阀芯移动直至致动器69在滑阀芯台肩88c上的力等于弹簧66在滑阀芯台肩88a上的力或与之平衡，并且阀87与油存储器73之间的至少一个管线72，75开放时，流体流出压力室82，致使该线性张紧器的阻尼作用变得更软。当从一个管线72到一个第二管线75(或者相反)的流动受到限制时，该线性张紧器的阻尼作用可以逐渐变得更软。另外地，当致动器69在阀87的滑阀芯台肩88c上的力小于弹簧66在滑阀芯台肩88a上的力、或者大于弹簧66在滑阀芯台肩88a上的力时，这些管线72，75中的至少一个对于存储器73和/或替代地对于油存储器78是开放的。
当致动器69在阀87的滑阀芯台肩88c上的力等于弹簧66在滑阀芯88a上的力时，滑阀芯台肩88b优选地阻挡管线74并且防止流体通过管线72，75离开到存储器73或者返回至存储器78。当管线72，75被滑阀芯台肩88b阻挡时，该线性张紧器的阻尼作用处于其最小值，因为仅仅非常有限的油量被允许逸出。该张紧器的刚度是基于使空心活塞62从张紧器本体61中偏置出来的这个张紧器偏置弹簧65的弹簧系数。该张紧器的阻尼作用是基于允许的从压力室82中出来的油的流体流速，该流速受到阀87和致动器69基于多个发动机参数的控制。这些发动机控制参数可以包括但不限于油温、油压、冷却剂温度、相位角度、节流阀位置、驱动模式/驱动齿轮、环境温度、主动汽缸的数目、系统上的小时数、发动机的每分钟转数(RPM)、和/或它们的任何其他组合。
在该张紧器的实际范围内，张紧器泄露越多，张紧器就越软并且损失更多的能量用于泵送并且导致更大的有效阻尼。张紧器泄露越少，张紧器就比较不软并且损失更少的能量用于泵送并且导致较小的有效阻尼。
在以上实施方案中，致动器69可以替代地是一个脉宽调制螺线管、可变力致动的螺线管、开/关螺线管、推/拉螺线管、开放的框架或封闭的框架、DC伺服装置、步进电动机、或任何其他的机械、电气、气动、液压、真空的致动器、或它们的任何组合。
在一个实施方案中，来自一个致动器69的力可以是可变力螺线管，它被施加在滑阀芯台肩88c的一个末端上并且响应于来自电子发动机控制单元(ECU)的一个控制信号而受到来自控制器(未示出)的一个压力控制信号的控制(优选是脉宽调制的类型(PWM))。该ECU接收输入信号，而该输入信号带有来自多个现有发动机传感器的数据。该输入信号可以是基于多种不同的发动机控制参数并且优选地包括但不限于油温、油压、冷却剂温度、相位角度、节流阀位置、驱动模式/驱动齿轮、环境温度、系统上的小时数、发动机的每分钟转数(RPM)、和/或其他发动机参数。在该ECU内，优选存在一个张紧器图谱，该图谱优选包括基于一种特定的发动机模型所要求的函数的一个预校准过的矩阵。基于该张紧器图谱和一个输入信号，该ECU发送信号给该控制器来对阀87的位置进行调节。
图9示出了类似于图5至图7中所示张紧器的一种主动控制的线性张紧器60的示意图，该线性张紧器在张紧器本体61中带有一个伺服致动的阀93而不是阀77。张紧器本体61包括一个孔80，该孔具有一个开放末端80a和一个第二末端80b。一个空心活塞62被可滑动地接收在孔80之内。活塞62接触与张紧器系统中的皮带或链条相邻的一个臂、叶片底托、或引导件，该张紧器系统是用于发动机、包括至少一个从动链轮以及至少一个驱动链轮(未示出)。在一个实施方案中，空心活塞62具有一个排放孔63，这个排放孔表示为直至穿过活塞62的顶部。
在活塞62与张紧器本体61的孔80之间形成一个压力室82。在压力室82内有一个活塞偏置弹簧65并且在孔80的第二末端80b处有一个止回阀组件67。孔80的第二末端80b是通过孔80的第二末端80b与油存储器78之间的一个入口管线68被供应了来自油泵79和油存储器78的油。止回阀组件67防止流体从压力室82返回进入张紧器存储器78的回流。
该伺服阀93具有一个滑阀芯94，该滑阀芯被可滑动地接收在张紧器本体61的一个孔64内。滑阀芯94具有至少两个圆柱形台肩94a，94b，它们很好地装配在张紧器壳体61的孔64内并且能够选择性地阻挡发动机油流到至少一个液压管线72。液压管线72并不受流动限制，因为伺服致动的阀93将在必要时控制并改变这种流动限制作用。伺服装置95可以是电气的、部分地电子的、液压的、气动的、或磁性的。虽然示出了仅一个液压管线，但可以使用另外的多个液压管线。在另一个实施方案中，阀93的位置可以远离张紧器60的张紧器本体61。替代地，该系统可以朝向阻挡液压管线72来被弹簧偏置。
滑阀芯94在张紧器本体61内的位置受两个不同组的反向力的影响。弹簧66作用在台肩94a的末端上并且弹性地促使滑阀芯94在图9中展示的取向上向右。一个第二弹簧70作用在致动器95上，该致动器作用在台肩94b上并且弹性地促使滑阀芯94在图9中展示的取向上向左。该伺服致动器95与滑阀芯台肩94b接触。台肩94b可以延伸来阻挡管线72以便防止对抗致动器95的回流。可以在壳体61内在致动器95附近或在滑阀芯93与致动器95之间的孔64中布置另外的多个流动路径。替代地，除了致动器95之外，附接在一个单独安装件上的弹簧可以作用在滑阀芯台肩94b上。
取决于阀93的位置和在张紧器本体61的孔80与活塞62之间所形成的压力室82中的流体压力，流体可以离开压力室82通过液压管线74到阀93再通过液压管线72引导至油存储器73。在一个替代实施方案中，液压管线72将与油存储器78处于流体联通。
伺服装置95使阀93在张紧器本体61内移动，从而允许流体从压力室82中被移除、主动调整该张紧器的阻尼作用使之更软或者允许压力室82中的流体压力以变化的程度建立。当伺服装置95和弹簧70在滑阀芯台肩94b上的力大于弹簧66在滑阀芯台肩94a上的力时，该滑阀芯移动直至弹簧66在滑阀芯台肩94a上的力等于致动器95在滑阀芯台肩94b上的力，并且阀93与油存储器73之间的管线72开放，并且流体流出压力室82，致使该线性张紧器的阻尼作用变得更软。如该伺服装置所控制的，该线性张紧器的阻尼作用可以逐渐变得更软。通过流体离开压力室82，线性张紧器60对一个链条的阻尼作用变得更软并且在其极限处对于从压力室中流出的流体流动存在着完全地限制或者几乎没有阻力。当伺服装置95和弹簧70在滑阀芯台肩94b上的力小于弹簧66在滑阀芯台肩94a上的力时，该滑阀芯移动直至弹簧66在滑阀芯台肩94a上的力等于致动器95在滑阀芯台肩94b上的力，并且阀93与油存储器73之间的管线72被关闭。
当伺服装置95和弹簧70在阀93的滑阀芯台肩94b上的力是等于弹簧66在滑阀芯台肩94a上的力、并且使该滑阀芯被移动到左侧时，滑阀芯台肩94b优选地阻挡管线74并且防止流体通过管线72离开至存储器73。当管线74被滑阀芯台肩94b阻挡时，该线性张紧器的刚度处于其最大值，因为仅仅非常有限的油量被允许逸出。该张紧器的刚度和阻尼作用是基于将空心活塞62从张紧器本体61中偏置出来的这个张紧器偏置弹簧65的弹簧系数、以及允许的从压力室82中出来的油的流体流速，该流速受到阀93和致动器95基于发动机参数的控制。这些发动机控制参数可以包括但不限于油温、油压、冷却剂温度、相位角度、节流阀位置、驱动模式/驱动齿轮、环境温度、主动汽缸的数目、系统上的小时数、发动机的每分钟转数(RPM)、和/或它们的任何组合。
在该张紧器的实际范围内，张紧器泄露越多，张紧器就越软并且损失更多的能量用于泵送并且导致更大的有效阻尼。张紧器泄露越少，张紧器就比较不软并且损失更少的能量用于泵送并且导致较小的有效阻尼。
在以上实施方案中，致动器95可以替代地是一个脉宽调制螺线管、可变力致动的螺线管、开/关螺线管、推/拉螺线管、开放的框架或封闭的框架、DC伺服装置、步进电动机、或任何其他的机械、电气、气动、液压、真空的致动器、或它们的任何组合。
虽然示出了该阀在张紧器本体内，但替代地，该阀93的位置可以远离张紧器本体61。
在一个实施方案中，来自一个致动器95的力可以是可变力螺线管，它被施加在滑阀芯台肩88c的一个末端上并且响应于来自电子发动机控制单元(ECU)的一个控制信号而受到来自控制器(未示出)的一个压力控制信号的控制(优选是脉宽调制的类型(PWM))。该ECU接收输入信号，而该输入信号带有来自多个现有发动机传感器的数据。该输入信号可以是基于多个不同的发动机控制参数并且优选地包括但不限于油温、油压、冷却剂温度、相位角度、节流阀位置、驱动模式/驱动齿轮、环境温度、系统上的小时数、发动机的每分钟转数(RPM)、和/或其他发动机参数。在该ECU内，优选存在一个张紧器图谱，该图谱优选包括基于一种特定的发动机模型所要求的函数的一个预校准过的矩阵。基于该张紧器图谱和一个输入信号，该ECU发送信号给该控制器来对阀87的位置进行调节。
图10至图12示出了在张紧器本体61中带有一个阀100的一种主动控制的线性张紧器60的示意图。张紧器本体61包括一个孔80，该孔具有一个开放末端80a和一个第二末端80b。一个空心活塞62被可滑动地接收在孔80之内。活塞62接触与张紧器系统中的皮带或链条相邻的一个臂、叶片底托、或引导件，该张紧器系统是用于发动机、包括至少一个从动链轮以及至少一个驱动链轮(未示出)。在一个实施方案中，空心活塞62具有一个排放孔63，这个排放孔表示为直至穿过活塞62的顶部。
在活塞62与张紧器本体61的孔80之间形成一个压力室82。在压力室82内有一个活塞偏置弹簧65并且在孔80的第二末端80b处有一个止回阀组件67。孔80的第二末端80b是通过孔80的第二末端80b与油存储器78之间的一个入口管线68被供应了来自油泵79和油存储器78的油。止回阀组件67防止或限制流体从压力室82返回进入张紧器存储器78的回流。
在张紧器本体61内有由致动器69控制的、与压力室82通过管线74处于流体连通的、并且由一个被电连接到致动器69上的控制器103控制的一个阀100。在管线74中存在一个压力释放阀83，并且由于排出压力低于油的供应压力来自泵79的油直接给送通过该压力释放阀。一个滑阀芯101被可滑动地接收在张紧器本体61的一个孔64内。该滑阀芯101具有至少两个圆柱形台肩101a，101b，它们很好地装配在张紧器壳体61的孔64内并且能够选择性地阻挡发动机油流到至少一个受到流动限制的液压管线，但是优选存在两个液压管线72，75并且它们受到流动限制。虽然示出了仅仅两个液压管线，但也可以使用一个液压管线或多个液压管线以及每个管线多个流动限制器。在其他实施方案中，阀100的位置可以远离张紧器60的张紧器本体61。替代地，该系统可以朝向阻挡液压管线72，75来被弹簧偏置。替代地，如果致动器69是图9中所示的伺服装置，则对于存储器73将仅存在一个液压管线72并且在管线72上的多个流动限制器不是必须的。在一个替代实施方案中，阀100的位置可以远离张紧器60的张紧器本体61。在另一个替代实施方案中，液压管线72，75可以与油存储器78处于流体联通。替代地，该系统可以朝向阻挡液压管线72，75来被弹簧偏置。
滑阀芯101在张紧器本体61内的位置受两个不同组的反向力的影响。弹簧66作用在台肩101a的末端上并且弹性地促使滑阀芯101在图10中展示的取向上向右。一个第二弹簧70作用在致动器69上，该致动器作用在滑阀芯台肩101b上并且弹性地促使滑阀芯101在图11中展示的取向上向左。致动器69与滑阀芯台肩101b接触。替代地，除了致动器69之外，附接在一个单独安装件上的弹簧可以作用在滑阀芯台肩101b上。应该注意的是台肩101b优选是足够长而足以防止回流进入致动器69与台肩101b之间的腔室中，或者替代地，致动器69的与台肩101b相接触的部分大致等于滑阀芯台肩101b的直径。替代地，除了致动器69之外，附接在一个单独安装件上的弹簧可以作用在滑阀芯台肩101b上。
在油存储器78附近存在一个用于对油存储器78的压力进行测量的压力传感器102并且它被电连接到控制器103上。在油存储器78附近存在一个用于对油存储器78的温度进行监测和测量的热电偶104并且它被电连接到控制器103上。热电偶104和压力传感器102可以存在于油存储器78中或在该张紧器本体内允许对油存储器78的压力和温度进行适当测量的任何其他地方。
油存储器78的压力和温度被发送至控制器103并由其进行监测。控制器103被电连接到致动器69上。基于油存储器78附近的热电偶104和压力传感器102，控制器103发送信号给致动器69。该信号可以是脉宽调制的。致动器69使阀100在张紧器本体61内移动，从而允许流体从压力室82中被移除、主动调整该线性张紧器60的阻尼作用使之更软或者允许在压力室82中建立流体压力并且允许减小这种柔软性。控制器103可以或者可以不由发动机的ECU来供电并且优选是远程地或由电池来供电的。
在一个实施方案中，来自一个致动器69的力可以是可变力螺线管，它被施加在滑阀芯台肩101b的一个末端上并且响应于来自电子发动机控制单元(ECU)的一个控制信号而受到来自控制器(未示出)的一个压力控制信号和/或温度控制信号的控制(优选是脉宽调制的类型(PWM))。该ECU接收一个输入信号，该输入信号带有来自现有发动机传感器的数据，如来自该压力传感器和/或热电偶。该输入信号可以是基于多个不同的发动机控制参数并且优选地包括但不限于油温、油压、冷却剂温度、相位角度、节流阀位置、驱动模式/驱动齿轮、环境温度、系统上的小时数、发动机的每分钟转数(RPM)、和/或其他发动机参数。在该ECU内，优选存在一个张紧器图谱，该图谱优选包括基于一种特定的发动机模型所要求的函数的一个预校准过的矩阵。基于该张紧器图谱和一个输入信号，该ECU发送信号给该控制器来对阀100的位置进行调节。
在活塞62与张紧器本体61的孔80之间形成的压力室82附近可以存在一个另外的压力传感器105，用于测量压力室82中的压力。该另外的压力传感器105被电连接到该控制器103上并且将关于压力室82中的压力以及对链条阻尼作用的量的反馈提供给控制器103以便允许该控制器103通过致动器69来改变阀的位置并且由此主动地并且可变地控制这种阻尼作用。
参见图10，随着致动器69和弹簧70在滑阀芯101上的力减小并且小于弹簧66的力，弹簧66的力将滑阀芯向右侧远端推动朝向一个第一位置，直至弹簧66在滑阀芯台肩101a上的力等于致动器69和弹簧70在滑阀芯台肩101b上的力。当滑阀芯101处于这个第一位置时，液压管线72，75未被阻挡，从而允许油从压力室82中流动并且从管线72，75的至少一个中流出到油存储器73或返回至存储器78。在另一个实施方案中，该阀可以朝向阻挡液压管线72，75来被弹簧偏置。
线性张紧器60的阻尼作用的量取决于开放到油存储器73的管线72，75的数目、油存储器中油的温度、油存储器中的压力、以及压力室82中油的压力，并且由于在阀100与油存储器73之间多于一个的管线72，75被允许排放至油存储器73而逐渐变得更软。通过流体离开压力室82，线性张紧器60对一个链条的阻尼作用变得更软并且在其极限处对于从压力室中流出的流体流动存在着完全地限制或者几乎没有阻力。利用流体通过管线72，75离开到油存储器73或者替代地到油存储器78，除了在活塞62上的弹簧力之外，由于该压力室中油压力的减小所导致的来自压力室82中油流速的变化反作用于从链条通过活塞62而施加的荷载，从而阻尼链条5的运动。
参见图11，随着致动器69和弹簧70在滑阀芯101上的力增大并且大于弹簧66的力，致动器69和弹簧70的力将滑阀芯101向左侧远端推动朝向一个第二位置，直至弹簧66在滑阀芯台肩101a上的力等于致动器69和弹簧70在滑阀芯台肩101b上的力。当滑阀芯101处于这个第二位置时，第二台肩101b阻挡了通向油存储器73的多个管线72，75。可以在壳体61内在致动器69附近或在滑阀芯101与致动器69之间的孔64中布置另外的多个流动路径。替代地，除了致动器69之外，附接在一个单独安装件上的弹簧可以作用在滑阀芯台肩101b上。
在来自压力室82的流体流动受限时，该张紧器是较不软的，因为仅仅非常有限的油量被允许逸出。该张紧器的刚度是基于使空心活塞62从张紧器本体61中偏置出来的这个张紧器偏置弹簧65的弹簧系数。该张紧器的阻尼作用是基于允许的从压力室82中出来的油的流体流速，该流速受到阀100和致动器69基于发动机参数、存储器78的压力、存储器78的温度以及压力室82的压力的控制。这些发动机控制参数可以包括但不限于油温、油压、冷却剂温度、相位角度、节流阀位置、驱动模式/驱动齿轮、环境温度、主动汽缸的数目、系统上的小时数、发动机的每分钟转数(RPM)、和/或其他发动机参数。
图12示出了处于第三位置的滑阀芯101，其中弹簧66在滑阀芯台肩101a上的力等于弹簧70和致动器69在滑阀芯101上的力。在这个位置中，滑阀芯台肩101b优选阻挡至少一个液压管线75并且至少一个其他的液压管线72在这些压力室82与该油存储器73之间是开放的。在这个位置中，该链条被部分地阻尼。
在该张紧器的实际范围内，张紧器泄露越多，张紧器就越软并且损失更多的能量用于泵送并且导致更大的有效阻尼。张紧器泄露越少，张紧器就比较不软并且损失更少的能量用于泵送并且导致较小的有效阻尼。
在以上实施方案中，致动器69可以替代地是一个脉宽调制螺线管、可变力致动的螺线管、开/关螺线管、推/拉螺线管、开放的框架或封闭的框架、DC伺服装置、步进电动机、或任何其他的机械、电气、气动、液压、真空的致动器、或它们的任何组合。
虽然该阀被示出为在张紧器本体61内，但本领域技术人员应理解的是阀101可以替代地被定位远离该张紧器本体61。
在图1至图5的旋转张紧器中还可以存在至少一个压力传感器和至少一个热电偶。在油存储器44和/或在压力室15中可以存在至少一个压力传感器并且在油存储器44中可以存在至少一个热电偶。如在以上实施方案中，该压力传感器将测量油存储器44的压力并且将被电连接到控制器42或ECU41或一个类似于103的单独控制器上。该热电偶将监测和测量油存储器的温度并且也将被电连接到控制器42或ECU 41或一个类似于103的单独控制器上。该热电偶和压力传感器可以存在于该旋转张紧器的、允许对油存储器44的压力和温度进行适当测量的其他部分中。基于油存储器44的压力和温度，ECU 41会发送一个控制信号给该控制器并且给致动器以便对一个第一实施方案的、或者由类似于103的单独控制器所控制的阀28的位置进行调节。
以上实施方案的张紧器可以具有或可以不具有齿条。
因为以上所有实施方案中的这些阀都可以被可变致动器偏置到多个位置(例如，非二元的)，所以该张紧器可以对链条提供主动的可变的阻尼作用。
在以上所有实施方案中，该滑阀的滑阀芯也可以被定位为使得总是存在少量流体并且流动通过在该阀与油存储器之间的多个管线之一。
在以上所有实施方案中，当在滑阀的相反末端上的力被平衡时，该阀不移动。该滑阀是一个具有多个位置的多位阀并且在附图中所示的并且在说明书中描述的这些位置仅是举例。
在以上所有实施方案中，这些压力释放阀也可以是盘式止回阀或任何其他类型的止回阀。
在以上所有实施方案中，该阀可以通过一种经典的控制方法来进行控制，该方法包括但不限于：继电器式、比例(P)、比例积分(PI)、比例积分微分(PID)、积分(I)、微分(D)、超滞式、以及根轨迹。该阀还可以通过一种现代控制方法来进行控制，该方法包括但不限于：适配式、模型参考、自调节、调节器、滑动模式、模糊逻辑、神经网络、以及状态空间控制器或其他控制类型。
在以上所有实施方案中，该系统的致动器可以是闭环控制并且可以通过以下方式应用于该系统：提供来自(但不限于)管线24的压力关闭或阀/滑阀芯位置的反馈、流动或直接的链张力反馈给ECU或致动器，它们然后改变该滑阀的位置。替代地，该系统的致动器还可以是开环控制。
在以上所有实施方案中，可以代替PWM而替代地使用一个电流驱动器系统。
在以上所有实施方案中，可以代替一个阀和螺线管而替代地使用一个四路控制阀。
在以上所有实施方案中，该张紧器还可以代替链条而张紧皮带并且可以使用皮带轮。
因此，应当理解在此说明的本发明的这些实施方案仅仅是对本发明原理的应用的说明。在此提及的所说明的实施方案的细节无意限制权利要求的范围，这些权利要求本身引述了被认为对于本发明必不可少的那些特征。

Claims (15)

1.一种用于发动机的张紧器系统，包括至少一个从动链轮、至少一个驱动链轮、一个链条或皮带、以及一个用于张紧该链条或皮带的张紧器，该张紧器包括：
一个张紧器本体，该张紧器本体具有一个孔；
被该张紧器本体的孔接收的一个活塞，该活塞与该张紧器本体形成一个压力室；
在该张紧器本体中偏置该活塞的一个弹簧；
通过一个液压管线与该压力室处于流体联通的一个阀；以及
与该阀以及一个油存储器处于流体联通的至少一个管线；
其中，当该阀被移动至一个第一位置时，流体通过该阀离开该压力室并且进入与该油存储器处于流体联通的该至少一个管线中，来自该压力室的流体损失可变地减轻并阻尼由该张紧器施加到该链条或皮带上的张力。
2.如权利要求1所述的系统，其中，与该油存储器处于流体联通的该至少一个管线是受到流动限制的。
3.如权利要求1所述的系统，其中，当该阀被移动至一个第二位置时，流体被阻挡而不能离开该压力室到与该油存储器处于流体联通的该至少一个管线并且流体被限制而不能流到该油存储器。
4.权利要求1所述的系统，进一步包括用于移动该阀的一个致动器，其中，该致动器是由闭环控制来控制的。
5.如权利要求4所述的系统，其中，该致动器是一个螺线管。
6.如权利要求1所述的系统，进一步包括：用于将流体供应至与该压力室处于流体联通的一个第二存储器的一个流体供应；被电连接到一个控制器上、用于对该第二存储器的压力进行测量的一个第一压力传感器；以及被电连接到该控制器上、用于对该第二存储器的温度进行测量的一个热电偶。
7.如权利要求6所述的系统，进一步包括被电连接到该控制器上、用于对该压力室的压力进行测量的一个第二传感器。
8.如权利要求1所述的系统，其中，当该阀被移动至一个第三位置时，离开该压力室通过该阀到该油存储器的流体被该阀部分地阻挡。
9.如权利要求1所述的系统，进一步包括与该阀以及该压力室处于流体联通的、包括一个压力释放阀的一个管线。
10.如权利要求1所述的系统，其中，该阀在该张紧器本体中。
11.一种用于发动机的张紧器系统，包括至少一个从动链轮、至少一个驱动链轮、一个链条或皮带、以及一个用于张紧该链条或皮带的张紧器，该张紧器包括：
一个张紧器壳体；
一个旋转本体，该旋转本体被固定在该张紧器壳体中、围绕一个中心点是可旋转的、具有被接收在该旋转本体与该壳体之间形成的至少一个室之内的一系列的叶片，其中，该室是在该叶片与该壳体之间形成的并且是与一个流体供应处于流体联通的；
与该室处于流体连通的一个阀；以及
与该阀以及一个油存储器处于流体联通的至少一个管线；
其中，当该阀被移动至一个第一位置时，流体通过该阀离开该至少一个室并且进入与该油存储器处于流体联通的该至少一个管线，来自该至少一个室的流体损失可变地减轻并阻尼由该张紧器施加到该链条或皮带上的张力。
12.如权利要求11所述的系统，其中，当该阀被移动至一个第二位置时，流体被阻挡而不能离开该至少一个室并且流体被限制而不能流到该油存储器。
13.如权利要求11所述的系统，其中，该至少一个室包括通到大气的多个流动限制器。
14.如权利要求11所述的系统，其中，当该阀被移动至一个第三位置时，离开该至少一个室通过该阀到该油存储器的流体被该阀部分地阻挡。
15.如权利要求11所述的系统，进一步包括一个第二室，该第二室包括一个偏置弹簧用于在一个第一方向上偏置这些叶片。
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