CN104358847A - 一种发动机齿条止回式张紧器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种发动机齿条止回式张紧器，包括壳体、安装在壳体内腔中的柱塞、截流阀和由限位片、齿条、棘爪组成的齿条止回机构，在壳体内腔连接与进油孔相通的单向阀，柱塞与壳体之间形成油压阻尼间隙，截流阀安装在柱塞内腔中，在截流阀与单向阀之间设置压缩弹簧，限位片与齿条固定连接并压紧柱塞，齿条与棘爪完全啮合后，柱塞相对于壳体只能伸出而不能回缩。在正时传动系统中，利用本发明不但能对发动机正时传动过程中产生的振动进行缓冲减振，有效降低传动系统中的各部件所受到的振动冲击，减少传动噪音，而且还能防止柱塞在受到振动冲击时发生过度回缩，降低发动机启动的异响，确保正时传动系统传动的精确性与可靠性。

Description

一种发动机齿条止回式张紧器

技术领域

本发明涉及张紧器技术领域，尤其是涉及一种发动机齿条止回式张紧器。

背景技术

张紧器被广泛应用于新型发动机的正时链条传动系统或者正时皮带传动系统中，它通过内部液压力缓冲链条或者皮带传动过程中的振动冲击，以降低传动系统中各部件受到的冲击，延长正时传动系统的使用寿命，确保传动的精确与可靠，并减少传动噪音，提高驾乘的舒适性。

但是，现有的张紧器在工作过程中存在如下问题：

1、由于张紧器需要发动机提供液压压力油，以使其内部形成缓冲正时传动系统冲击载荷的油压阻尼，在发动机启动初期，压力油到达张紧器内腔需通过内燃机油道管路，所以通油需要一定时间，这将导致张紧器在没有连通压力油期间无法立即形成油压阻尼来缓冲系统载荷，因此，系统的冲击作用在张紧器上，使张紧器的柱塞产生大幅度的回缩。

由此造成的后果是：(1).当系统的振动幅度加大，可导致发动机启动时产生强烈的异响；(2).如果系统的振幅过大，将使得传动机构产生的冲击力加大，导致相应的配合件磨损加剧，系统工况也不稳定，从而降低系统的使用寿命；(3).传递动力的链条振幅过大时，会产生跳齿现象，使得内燃机正时错误，甚至造成气门顶活塞，损坏发动机。

2、链条在传递动力时，其与链条导轨产生强烈的摩擦，链条和链条导轨均不断被磨损，而且使链条导轨产生高温。而现有技术中的链条导轨广泛采用塑料制成，其抗磨损性及耐高温性都远低于金属制成的链条。因此，如果正时传动系统长期处于这种工况下，将使链条导轨被摩擦出凹槽或者高低不平的表面。

由此造成的后果是：(1).链条导轨的导向性变差，使链条在传动时的振动加剧，系统工况更加不稳定，从而降低系统的使用寿命；(2).链条将因承受较大的运动阻力而导致发动机的输出功率下降。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，提供一种发动机齿条止回式张紧器，防止张紧器上的柱塞在受到外部振动冲击时过度回缩，并在工作过程中控制传动系统的振幅，将柱塞限制在允许的工作行程内，降低发动机启动后的异响，防止传动系统因振幅过大而导致系统的使用寿命缩短，甚至可能导致发动机损坏。

本发明要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种发动机齿条止回式张紧器，包括壳体、安装在壳体内腔中的柱塞、截流阀和由限位片、齿条、棘爪组成的齿条止回机构，所述壳体内腔连接与进油孔相通的单向阀，所述柱塞与壳体之间形成油压阻尼间隙，所述截流阀安装在柱塞内腔中，在截流阀与单向阀之间设置压缩弹簧，所述限位片与齿条固定连接并压紧柱塞，所述齿条与棘爪完全啮合后，所述柱塞相对于壳体只能伸出而不能回缩。

进一步地，所述截流阀相对较大一端的顶端面上设置截流槽，在其相对较大一端的圆周方向上开设分别与截流槽、柱塞内腔相通的导流切口，所述柱塞上开设与截流槽相通的泄油孔。

进一步地，所述柱塞上开设泄油孔，所述泄油孔与截流槽相通。

进一步地，所述截流阀上的截流槽为渐开线式环形槽。

进一步地，所述壳体上开设与柱塞平行的齿条安装孔，所述齿条安装在齿条安装孔内且与齿条安装孔组成间隙配合。

进一步地，所述齿条止回式张紧器还包括插销，在所述齿条上开设限位槽，在壳体上开设与所述限位槽相对的插销孔，所述插销插入插销孔至限位槽。

进一步地，所述壳体上开设堵头安装孔，在堵头安装孔内安装有棘爪、堵头和复位弹簧，其中的棘爪与齿条相互啮合，所述堵头固定安装在堵头安装孔开口端，所述复位弹簧安装在棘爪与堵头之间。

进一步地，所述柱塞顶部设置台阶状轴肩，所述限位片与柱塞上的台阶状轴肩部位配合并压紧柱塞。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：在发动机正时传动系统中，利用本发明能够对发动机正时传动过程中产生的振动进行缓冲减振，通过控制传动系统的振幅不致过大，有效降低了传动系统中的各部件所受到的振动冲击，从而确保传动的精确性与可靠性，并且减少传动噪音，避免传动系统因振幅过大而导致工作寿命缩短，甚至对发动机造成损坏；而且，在传动系统工作时，张紧器上的齿条止回机构还能够防止柱塞在受到振动冲击时发生过度回缩，将柱塞限制在允许的工作行程内，降低了发动机启动的异响，提高了发动机的正时传动系统的工作可靠性。

附图说明

图1为本发明一种发动机齿条止回式张紧器的构造剖视图。

图2为本发明一种发动机齿条止回式张紧器的三维立体图。

图3为本发明一种发动机齿条止回式张紧器的三维剖视图。

图4为图1中截流阀的结构图。

图5为本发明一种发动机齿条止回式张紧器的工作原理图(伸出状态)。

图6为本发明一种发动机齿条止回式张紧器的工作原理图(锁止状态)。

图7为利用本发明的正时链条传动系统的工作原理图。

图中标记：1-柱塞，2-截流阀，3-压缩弹簧，4-壳体，5-单向阀，6-进油孔，7-泄油孔，8-限位片，9-齿条，10-棘爪，11-堵头，12-复位弹簧，13-插销，14-插销孔，15-齿条安装孔，16-堵头安装孔，17-截流槽，18-排气凸轮轴链轮，19-导轨，20-齿条止回式张紧器，21-进气凸轮轴链轮，22-正时链条，23-定轨，24-曲轴链轮，25-限位槽，26-导流切口。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1、图2、图3所示的一种发动机齿条止回式张紧器，主要包括壳体4、齿条止回机构、柱塞1、截流阀2以及压缩弹簧3和单向阀5，所述壳体4为中空的金属外壳，在壳体4中部位置的最大内腔中安装有柱塞1，所述柱塞1外圆与壳体4内腔之间形成环形油压阻尼间隙，当柱塞1相对壳体4内腔运动时，壳体4腔体内的液压油可以从该油压阻尼间隙泄出。在柱塞1左侧的壳体4上开设有齿条安装孔15，所述齿条安装孔15与柱塞1平行，在壳体4上还开设插销孔14和堵头安装孔16，所述插销孔14位于壳体4中下部，且分别与齿条安装孔15、堵头安装孔16相互垂直，所述堵头安装孔16靠近壳体4顶端，且与齿条安装孔15相互垂直。所述齿条止回机构主要由限位片8、具有斜锯齿状结构的齿条9、带有斜锯齿状的棘爪10以及堵头11和复位弹簧12组成，其中的限位片8固定连接在齿条9顶端，所述齿条9安装在齿条安装孔15内部，并且与齿条安装孔15之间组成间隙配合，当齿条9沿着齿条安装孔15运动时，由于齿条安装孔15与柱塞1平行，且齿条9被限制在齿条安装孔15范围内活动，因此，齿条9与柱塞1可以保持相互平行的同向运动，以防止齿条9在张紧器工作过程中与柱塞1之间因发生大的摆动幅度而相互干扰。在齿条9尾部开设矩形的限位槽25，所述限位槽25与壳体4上的插销孔14相对，通过插销13插入插销孔14至限位槽25，即可以使齿条9与壳体4保持相对静止。所述棘爪10、堵头11和复位弹簧12安装在堵头安装孔16内部，棘爪10与齿条9相互啮合，使齿条9在相对于壳体4伸出每一齿距时，棘爪10上的锯齿立即嵌入齿条9锯齿内，使得齿条9只能相对于壳体4向上伸出，从而阻止齿条9相对于壳体4向下回缩运动；堵头11固定安装在堵头安装孔16左侧开口端，通常，堵头11采用过盈配合方式直接固定在堵头安装孔16内，也可以采用螺纹连接方式固定安装在堵头安装孔16内，以方便堵头11的拆卸。所述复位弹簧12则位于棘爪10与堵头11之间，复位弹簧12的弹性力使得棘爪10与齿条9保持持续接触。

所述柱塞1为中空腔体，其顶部呈台阶状，位于齿条9顶端的限位片8与柱塞1上的台阶状轴肩部位配合并压紧柱塞1，以阻止柱塞1在压缩弹簧3的推力作用下自由向上运动，使柱塞1在张紧器装配前处于收缩状态，以利于张紧器在发动机上的装配。在柱塞1顶端开设与柱塞1内腔相通的泄油孔7，在柱塞1内腔设置截流阀2，所述截流阀2与固定在壳体4内腔底部的单向阀5相对，在截流阀2与单向阀5之间设置压缩弹簧3，所述压缩弹簧3一端顶紧截流阀2，使得截流阀2与柱塞1内腔顶端平面配合，以限制壳体4内腔的液压油的泄油量，压缩弹簧3另一端则压紧单向阀5，所述单向阀5与壳体4底部的进油孔6连接相通，发动机压力油可以从进油孔6进入并通过单向阀5后进入柱塞1的内腔，但进入柱塞1内腔的液压油因为单向阀5的限制而不能流出单向阀5，从而避免了进入柱塞1内腔的液压油产生逆流，并在壳体4内腔形成密封空间。

如图4所示，所述截流阀2设计成T形，其相对较小一端与压缩弹簧3套接，防止压缩弹簧3在张紧器工作过程中因摇摆幅度过大而影响张紧器的工作可靠性；在截流阀2相对较大一端的顶端面上设置与泄油孔7相通的截流槽17，在其相对较大一端的圆周方向上开设分别与截流槽17、柱塞1内腔相通的矩形导流切口26，所述导流切口26可以设置若干个，图4所示的导流切口26设置有两个，以保证导流进入截流槽17的液压油量；所述截流槽17为渐开线式环形槽，这里所述的渐开线式环形槽是指环形槽的中心轴线为渐开线，这种结构有利于进入截流槽17中的液压油得到足够的缓冲，使得柱塞1内腔的液压油可以从泄油孔7均匀喷出。

下面结合图5、图6对本发明的齿条止回功能进行说明。

如图5所示，当张紧器安装到位后，在发动机压力油未进入张紧器上的柱塞1内腔前，虽然压缩弹簧3处于压缩状态，但由于插销13插入限位槽25阻止齿条9相对于壳体4伸出运动，并使与齿条9固定连接的限位片8同时压紧柱塞1，以阻止柱塞1在压缩弹簧3的弹性力推动下相对于壳体4伸出。为了使张紧器上的柱塞1伸出以张紧正时传动系统的链条或者皮带，必须首先拔掉插销13，于是，柱塞1在压缩弹簧3的推力作用下相对于壳体4伸出，从而对限位片8产生向上的推力，进而对齿条9也产生向上的拉力，由于棘爪10与齿条9的相互啮合使齿条9只能向上伸出，因此，齿条9将挤压棘爪10向左运动以压缩复位弹簧12，以便齿条9可以相对于壳体4向上运动伸出。在棘爪10与齿条9相对运动过程中，设置在棘爪10尾端的复位弹簧12始终推动棘爪10向右运动复位，直至柱塞1张紧正时传动系统的链条或者皮带，且棘爪10与齿条9处于完全相互啮合状态，如图6所示。此时，齿条9因受到棘爪10的限制而无法回缩运动，因此，齿条9即相对于壳体4静止，使柱塞1持续张紧正时传动系统的链条或者皮带。

在正时传动系统工作过程中，如果柱塞1受到强烈的振动冲击，柱塞1将回缩而使得压缩弹簧3进一步被压缩，但由于棘爪10与齿条9处于如图6所示的完全相互啮合状态，棘爪10上的锯齿完全嵌入齿条9锯齿内，限制了齿条9的下移运动，因此，齿条9一直相对于壳体4静止。由于齿条9在固定位置无法下移，有效地防止了张紧器上的柱塞1产生过度回缩，从而实现了对柱塞1的止回功能，保证柱塞1持续张紧正时传动系统的链条或者皮带。其中的棘爪10可以采用粉末冶金材料制成，以降低生产成本及制造难度。

利用上述齿条止回式张紧器的正时链条传动系统的工作原理如图7所示，当正时系统在工作时，曲轴链轮24通过正时链条22驱动进气凸轮轴链轮21及排气凸轮轴链轮18旋转，在传动过程中，定轨23、导轨19对正时链条22进行导向，发动机中的液压油从齿条止回式张紧器20上的进油孔6进入并通过单向阀5流入柱塞1内腔，推动柱塞1顶紧导轨19，以张紧正时链条22，保证正时传动的精确性与可靠性。由于导轨19一边处于链条传动的松边，因此在工作过程中将产生较大的振动，当导轨19受振动力冲击时，其下端围绕支点作往复摆动，并驱动齿条止回式张紧器20上的柱塞1也跟随导轨19下端接触点同步运动。当柱塞1相对壳体4内腔挤压压缩弹簧3时，由于壳体4内腔中的单向阀5限制了进入壳体4内腔的液压油逆流，因此，壳体4腔体内的液压油将从柱塞1外圆与壳体4内腔之间的环形油压阻尼间隙泄出，液压油在运动过程中与柱塞1、壳体4接触面以及液压油相互之间产生的摩擦力使得该齿条止回式张紧器20产生液压阻尼，吸收正时链条22产生的振动；同时，由于棘爪10与齿条9的啮合使齿条9只能向上伸出而不能回缩运动，因此，壳体4内腔中的部分液压油通过截流阀2上的截流槽17流出，并通过柱塞1上的泄油孔7喷出至导轨19上，从而可以对导轨19进行喷油润滑，使正时链条22与导轨19之间的接触面形成油膜，以减少正时链条22、导轨19的磨损。由于压缩弹簧3对柱塞1施加持续向外的推力，可以使柱塞1持续张紧正时链条22，确保正时传动系统工作的可靠性。

本发明既可应用于发动机的正时链条传动系统中，也可用于发动机的正时皮带传动系统中。所不同的是，由于皮带无需该齿条止回式张紧器20喷出的液压油的润滑，因此，柱塞1上的泄油孔7可以密封，或者柱塞1上不开设泄油孔7。本发明的齿条止回式张紧器用于发动机的正时传动系统中，通过齿条止回能够将柱塞限制在允许的工作行程内，以对发动机正时传动过程中产生的振动进行缓冲减振，降低传动系统中的各部件所受到的振动冲击，确保传动的精确性与可靠性，从而降低发动机启动的异响，并减少传动噪音，有效地防止系统振幅过大所导致的系统工作寿命缩短，甚至对发动机造成损坏。由于柱塞1在张紧器工作过程中持续张紧正时传动系统的链条或者皮带，为了增强其耐磨性，所述柱塞1可以采用合金钢材料制成，并进行渗碳淬火处理。张紧器中的截流阀2因与柱塞1内腔之间的摩擦磨损较少，截流阀2可以采用塑料件注塑成形，以降低生产成本及减轻张紧器的整体重量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种发动机齿条止回式张紧器，包括壳体(4)和安装在壳体(4)内腔中的柱塞(1)，所述壳体(4)内腔连接与进油孔(6)相通的单向阀(5)，所述柱塞(1)与壳体(4)之间形成油压阻尼间隙，其特征在于：还包括截流阀(2)和由限位片(8)、齿条(9)、棘爪(10)组成的齿条止回机构，所述截流阀(2)安装在柱塞(1)内腔中，在截流阀(2)与单向阀(5)之间设置压缩弹簧(3)，所述限位片(8)与齿条(9)固定连接并压紧柱塞(1)，所述齿条(9)与棘爪(10)完全啮合后，所述柱塞(1)相对于壳体(4)只能伸出而不能回缩。

2.根据权利要求1所述的发动机齿条止回式张紧器，其特征在于：所述截流阀(2)相对较大一端的顶端面上设置截流槽(17)，在其相对较大一端的圆周方向上开设分别与截流槽(17)、柱塞(1)内腔相通的导流切口(26)，所述柱塞(1)上开设与截流槽(17)相通的泄油孔(7)。

3.根据权利要求2所述的发动机齿条止回式张紧器，其特征在于：所述柱塞(1)上开设泄油孔(7)，所述泄油孔(7)与截流槽(17)相通。

4.根据权利要求2或者3所述的发动机齿条止回式张紧器，其特征在于：所述截流阀(2)上的截流槽(17)为渐开线式环形槽。

5.根据权利要求1所述的发动机齿条止回式张紧器，其特征在于：所述壳体(4)上开设与柱塞(1)平行的齿条安装孔(15)，所述齿条(9)安装在齿条安装孔(15)内且与齿条安装孔(15)组成间隙配合。

6.根据权利要求1或者5所述的发动机齿条止回式张紧器，其特征在于：还包括插销(13)，在所述齿条(9)上开设限位槽(25)，在壳体(4)上开设与所述限位槽(25)相对的插销孔(14)，所述插销(13)插入插销孔(14)至限位槽(25)。

7.根据权利要求1所述的发动机齿条止回式张紧器，其特征在于：所述壳体(4)上开设堵头安装孔(16)，在堵头安装孔(16)内安装有棘爪(10)、堵头(11)和复位弹簧(12)，其中的棘爪(10)与齿条(9)相互啮合，所述堵头(11)固定安装在堵头安装孔(16)开口端，所述复位弹簧(12)安装在棘爪(10)与堵头(11)之间。

8.根据权利要求1所述的发动机齿条止回式张紧器，其特征在于：所述柱塞(1)顶部设置台阶状轴肩，所述限位片(8)与柱塞(1)上的台阶状轴肩部位配合并压紧柱塞(1)。