CN110094471A - 带有第二活塞棘齿夹的可变力张紧器 - Google Patents

Abstract

为了防止噪音，在第二活塞上增加棘齿夹和用于棘齿夹接合的凹槽，使得第二活塞不能撞击第二孔壳体的底部。将棘齿夹与第二活塞的外圆周上的棘齿槽接合，防止第二活塞撞击第二孔壳体的底部。

Description

带有第二活塞棘齿夹的可变力张紧器

相关申请的引用

本申请要求于2018年1月31日提交的、临时申请No.62/624,241中公开的发明名称为“带有第二活塞棘齿夹的可变力张紧器”的一项或多项发明。特此要求根据35USC§119(e)的美国临时申请的权益，并且上述申请特此通过引用结合于此。

技术领域

本发明涉及液压张紧器领域。更具体地，本发明涉及一种在壳体的第二孔中带有弹簧力控制的张紧器。

背景技术

通常，在用于内燃机的阀驱动的正时链中，凸轮轴链条用于凸轮轴-凸轮轴驱动装置，以及平衡器链条、张紧器被用于链条的松弛侧，以拉紧松弛的链条并将张力施加到链条上。

在操作过程中，张紧器的活塞将诸如张紧器臂或瓦的滑动表面压靠在链条上，以保持链条的张力。当链条的动态张力因链条传动的共振而在操作过程中增大时，来自链条的动态载荷作用在张紧器的活塞上，使得活塞随着张紧器泵起而延伸以保持链条的张力。

在正常操作条件下，链条传动张紧器弹簧力通常很大，因为需要足大的弹簧力以应对张紧器系统的最差情况操作条件。考虑到在链条的寿命期内链条会磨损和伸展，如果张紧器弹簧力可以随操作条件而变化，则可以改善张紧器的有效性，提升整个系统性能和效率。

图1-3示出了现有技术的双液压张紧器，张紧器通过张紧器臂或瓦402张紧链条或皮带(未示出)。张紧器臂402具有与链条或皮带接触的第一滑动表面402b和与第一滑动表面402b相对的第二表面402a。

张紧器包括具有平行于第二轴向延伸孔102c的第一轴向延伸孔102a的壳体102。第一活塞103可滑动地容纳在第一轴向延伸孔102a内。第一活塞103具有本体，该本体具有第一端103a、第二端103c、外圆周103d以及带有闭合的内部第一端103f的中空内部103b。外圆周103d沿着本体的长度具有一系列棘齿槽112，在靠近第二端103c处具有止动槽113，该止动槽113大于棘齿槽112并捕获棘齿夹170。棘齿夹170可以扩展，当第一活塞103远离壳体102移动时，棘齿夹170可以进出棘齿槽112，当张紧器臂或瓦402推动第一活塞103时，棘齿夹170防止第一活塞103向壳体102移动。

第一活塞弹簧104存在于第一活塞103的中空内部103b内。第一活塞弹簧104具有第一端104a和第二端104b。第一端104a与第一活塞103的闭合内部第一端103f或体积缩减器或通风口(未示出)接触，第二端104b与壳体102的第一轴向延伸孔102a的底部102b或止回阀(例如止回阀108)接触。第一压力室111形成于第一活塞103和第一轴向延伸孔102a之间。流体经穿过入口止回阀108的第一供应源106供给到第一压力室111。第一活塞103从壳体102向外偏置，穿过第一活塞的第一端103a来偏置链条(未示出)，通过第一活塞弹簧104的力和第一压力室111中的油的压力穿过张紧器臂402。

第二轴向延伸孔102c可滑动地容纳第二活塞160。第二活塞160具有本体，该本体具有第一端160a、第二端160c以及带有闭合的第一端160d的中空内部160b。

第二活塞弹簧166存在于中空内部160b内，用于将第二活塞166从壳体102向外偏置。第二活塞弹簧166具有第一端166a和第二端166b，第一端166a与第二活塞160的中空内部160b的闭合的第一端160d相接触，第二端160d与第二轴向延伸孔102c的底部102d接触。或者，弹簧166的第一端166a可接触第二活塞160的中空内部160b内的体积缩减器或通气口。在另一个实施例中，弹簧166的第二端166b可以接触止回阀，例如入口止回阀107。

外部弹簧404存在于第二活塞160的第一端160a和张紧器臂402的第二平坦表面402a之间，其中外部弹簧404的第一端404a与张紧器臂402的空腔402c接触，并且外部弹簧404的第二端404b与第二活塞160的第一端160a接触。由于第二活塞160移动，使得外部弹簧404的第二端404b从壳体102向外移动。

第二高压力室167由中空内部160b和第二轴向延伸孔102c形成，第二活塞弹簧166在第二压力室167内。流体通过入口供应源109和优选止回阀107供给到第二高压力室167。

当张紧器张紧新链条或皮带时，在操作过程中，流体经第一入口供给源106并穿过入口止回阀108供给到第一压力室111。除了第一活塞弹簧104的弹簧力之外，加压流体将第一活塞103从壳体102向外偏置，并且还在棘齿槽112内推动棘齿夹170，通过张紧器臂402对闭环链条或皮带的跨距施加张力。同时，第二活塞160也通过第二活塞弹簧166以及流体从第二轴向延伸孔102c向外偏置，该流体经第二入口供应源109并且穿过入口止回阀107供给到第二压力室167，经外部弹簧404穿入张紧器臂402，将张力施加到闭环链条或皮带的跨距上。

当张紧器在没有高载荷的情况下张紧磨损链条或皮带时，在操作过程中，流体经第一入口供应源106并且穿过入口止回阀108供给到第一压力室111。除了第一活塞弹簧104的弹簧力之外，加压流体将第一活塞103从壳体102向外偏置，通过张紧器臂402将张力施加到闭环链条或皮带的跨距上。同时，第二活塞260也进一步穿过第二活塞弹簧266向外偏置。张紧器臂402上的外部弹簧404也保持张紧。当链条或皮带进一步磨损时，链条或皮带跨距额外松弛，并且第一活塞103和第二活塞160需要从壳体502进一步向外延伸，以偏置和充分张紧链条或皮带。

当张紧器在高动态链条载荷期间张紧链条皮带时，来自链条或皮带的高循环动态载荷力交替地将第一活塞103和第二活塞160向内推向壳体102，然后从壳体102向外推动。在张紧循环的高张紧部期间，第二活塞160的向内移动受到止回阀508产生的第二压力室167中的流体压力的抵抗。在张紧循环的低张紧部期间，第二活塞160因受到弹簧166的力而向外移动。这使活塞“向上泵送”，通过止回阀107将流体吸入第二孔102c中的第二压力室167中。这又使第二活塞160的第一端160a通过外部弹簧404在张紧器臂402上施加向外的力。通过将棘齿夹170安置在棘齿槽112中，防止第一活塞103过度向内移动。

当存在油时，第一活塞103的“向上泵送”作用类似于第二活塞160。当存在油时，棘齿夹170防止活塞过度移动。当不存在油时，棘齿夹170还防止第一活塞103向内移动。这将限制张紧器臂402和第二活塞160移动。

当动态链条或皮带的载荷减小时，第二压力室167内的流体通过第二轴向延伸孔102c或通过通风口泄漏到发动机，降低了第二压力室167内存在的平均压力。

应当注意的是，在所有操作条件下，第二压力室167中的压力将向上泵送，以维持外部弹簧404中的最小预载荷。当外部弹簧404中的力或预载荷变得太低时，第二活塞160因受到第二活塞弹簧166和第二压力室167中的压力而从壳体移出，并通过入口止回阀107吸入更多的油。

因此，第一轴向延伸孔102a中的第一活塞103提供主要阻尼和液压刚度，并且第二轴向延伸孔102c中的第二活塞160提供穿过外部弹簧404的主要且自动调节弹簧力。本发明的张紧器自动调节平均张力，在不牺牲对链条或皮带控制的情况下，尽可能降低链条或皮带受到的张力。

发明内容

在本发明的实施例中，在第二活塞上增加棘齿夹和用于棘齿夹接合的凹槽，使得第二活塞不能撞击第二孔壳体的底部。通过与第二活塞的外圆周上的棘齿槽接合的棘齿夹防止第二活塞撞击第二孔壳体的底部。将棘齿夹与第二活塞的外圆周上的棘齿槽接合，防止第二活塞撞击第二孔壳体的底部。

附图说明

图1示出了现有技术双液压张紧器的透视图。

图2示出了图1的现有技术双液压张紧器的前视图。

图3示出了图2的现有技术双液压张紧器的截面图。

图4示出了本发明实施例的双液压张紧器的透视图。

图5示出了本发明实施例的双液压张紧器的替代透视图。

图6示出了双液压张紧器的第二活塞和相关联的棘齿夹的特写图。

图7示出了带有张紧器臂的本发明实施例的双液压张紧器的截面图。

具体实施方式

在发动机起动或发动机故障期间，由于缺少可用于提供给第二活塞的第二压力室的入口油压，并且第二活塞可从第二活塞所处的第二孔壳体的底部出来或撞击第二活塞所处的第二孔壳体的底部。第二活塞撞击第二孔底部时，会产生很大的噪音。

在本发明的一个实施例中，为了使噪音最小化，在第二活塞上增加棘齿夹和用于棘齿夹所接合的凹槽，将棘齿夹与第二活塞的外圆周上的棘齿槽接合，防止第二活塞撞击第二孔壳体的底部。

图4-7示出了使用被动控制系统来保持链条跨距或皮带的张力的张紧器。将被动控制定义为一种系统，其中不使用反馈和受控致动器来调节张紧器活塞的位置。

本发明的张紧器系统包括用于闭环链条或皮带传动系统的张紧器(在下文中进一步详细描述)，其可用于内燃机中。该系统可以用在传动轴和至少一个凸轮轴之间的闭环动力传动系统上或用在传动轴和平衡轴之间的平衡轴系统上。张紧器系统还可以包括油泵，并且还可与燃料泵传动一起使用。另外，本发明的张紧器系统也可以与皮带传动一起使用。

张紧器通过张紧器臂或瓦402张紧链条或皮带(未示出)。

张紧器包括壳体502，壳体502具有平行于第二轴向延伸孔502c的第一轴向延伸孔502a。虽然壳体502的第二孔502c被示为平行于第一孔502a，但第二孔502c可以垂直于第一孔502a或相对于第一孔502a成一些其它角度。

第一活塞503可滑动地容纳在第一轴向延伸孔502a内。第一活塞503具有本体，本体具有第一端503a、第二端503c和带有闭合的内部第一端503f的中空内部503b。第一活塞弹簧504存在于第一活塞503的中空内部503b内。第一活塞弹簧504具有第一端504a和第二端504b。第一端504a与第一活塞503的闭合第一端503d或体积缩减器或通气口505接触，第二端504b与入口止回阀508或孔502a的底部502e接触。第一压力室511形成于第一活塞503和第一轴向延伸孔502a之间。流体经穿过入口止回阀508的第一供应源506供应到第一压力室511。入口止回阀508可以由包含弹簧551偏置杯553的保持器552形成。第一活塞503从壳体502向外偏置，穿过第一活塞的第一端503a来偏置链条(未示出)，通过第一活塞弹簧504的力和第一压力室511中的油的压力穿过张紧器臂。

或者，第一活塞503可以是实心的，并且在这种情况下，第一活塞弹簧504将接触第一活塞503的实心本体的底部和第一轴向延伸孔502a的底部502b或入口止回阀508。

第二轴向延伸孔502c可滑动地容纳第二活塞660。第二活塞660具有本体，该本体具有第一端660a、第二端660c、具有一系列棘齿槽612的外圆周(包括止动凹槽613)，以及具有第一端660d的中空内部660b。第一端660d可以是关闭的或者可以包括一个通气口。棘齿槽612容纳可膨胀夹670，可膨胀夹670可齿合于棘齿612之间。当可膨胀夹670容纳在止动槽613内时，防止第二活塞660进一步从壳体502伸出。

第二活塞弹簧666存在于中空内部660b内，用于将第二活塞660从壳体502向外偏置。第二活塞弹簧666具有第一端666a和第二端666b，第一端666a与第二活塞660的中空内部660b的第一端660d相接触，第二端666b与第二轴向延伸孔502c的底部502d或者可选地止回阀相接触。虽然未示出，但是第二活塞660的内部660b内可存在体积缩减器。

第二高压力室667由中空内部660b和第二轴向延伸孔502c形成，第二活塞弹簧666在第二压力室667内。流体通过入口供应源509并且优选地通过入口止回阀507供给到第二高压力室667。或者，入口止回阀507、508可以是球形止回阀或圆盘止回阀。入口供应源509可以或可以不连接到入口供给管线506。

当张紧器张紧新链条或皮带时，在操作过程中，流体经第一入口供应源506并且穿过入口止回阀508供给到第一压力室511。除了第一活塞弹簧504的弹簧力之外，流体压力将第一活塞503从壳体502向外偏置，通过张紧器臂(例如张紧器臂402)对闭环链条或皮带的跨距施加张力。同时，第二活塞660也通过第二活塞弹簧666以及流体从第二轴向延伸孔502c向外偏置，该流体经第二入口供应源509并且穿过入口止回阀509供给到第二压力室667，也经盖405和相关的外部弹簧404穿入张紧器臂402，将张力施加到闭环链条或皮带的跨距上。

当张紧器在没有高载荷的情况下张紧磨损链条或皮带时，在操作过程中，流体经第一入口供应源506并且穿过入口止回阀508供给到第一压力室511。除了第一活塞弹簧504的弹簧力之外，流体压力将第一活塞503从壳体502向外偏置，通过张紧器臂402对闭环链条或皮带的跨距施加张力。同时，第二活塞660也进一步穿过第二活塞弹簧666向外偏置。张紧器臂402上的外部弹簧404也保持张紧。当链条或皮带进一步磨损时，链条或皮带跨距额外松弛，并且第一活塞503和第二活塞660需要从壳体502进一步向外延伸，以偏置和充分张紧链条或皮带。

当张紧器在高动态链条载荷期间张紧链条皮带时，来自链条或皮带的高循环动态载荷力交替地将第一活塞503和第二活塞660向内推向壳体502，然后从壳体502向外推动。第二活塞660的过度向内移动受到安置在第二活塞660的外圆周上的棘齿槽612的抵抗。第一活塞503的过度向内移动受到由止回阀508产生的第一压力室511中的流体压力的抵抗。在张紧循环的低张紧部期间，第一活塞503通过弹簧504的力向外移动。这使得活塞“向上泵送”，通过止回阀508将流体吸入第一孔502a中的第一压力室511中。这使得张紧器臂402受到第一活塞503的第一端503a向外的力，另外受到通过外部弹簧404由第二活塞660施加的力，外向力与动态载荷的向内力相反。

当存在油时，第二活塞660的“向上泵送”作用类似于第一活塞503。当存在油时，棘齿夹670防止过度移动。当不存在油时，棘齿夹670防止第二活塞660向内移动。这将限制张紧器臂402和第一活塞503移动。

当动态链条或皮带的载荷减小时，第二压力室667内的流体通过第二轴向延伸孔502c或通过通气口泄漏到发动机，降低了第二压力室667内存在的平均压力。

应当注意的是，在所有操作条件下，第二压力室667中的压力将向上泵送，以维持帽405上的外部弹簧404的最小预载荷。当外部弹簧404中的力或预载荷变得太低时，第二活塞660因受到第二活塞弹簧666以及第二压力室667中的压力从壳体502移出，并通过入口止回阀507吸入更多的油。

因此，第一轴向延伸孔502a中的第一活塞503提供主要阻尼和液压刚度，并且第二轴向延伸孔502c中的第二活塞660提供穿过外部弹簧404的主要且自动调节弹簧力。本发明的张紧器自动调节平均张力，在不牺牲对链条或皮带控制的情况下，尽可能降低链条或皮带受到的张力，在具有新链条或皮带以及具有动态载荷的条件下，显著提高传动效率。

本发明的张紧器，通过与第二活塞上的凹槽接合的棘齿夹，防止第二活塞接触或撞击壳体中的第二孔的底部，从而减小由第二活塞引起的张紧器系统的噪音，减少外部弹簧迫使第二活塞深入壳体的量，其中第二活塞接触壳体的孔的底部。

因此，应该理解的是，这里描述的本发明的实施例仅仅是对本发明原理的应用的说明。这里对所示实施例的细节的参考并不旨在限制权利要求的范围，权利要求本身叙述了被认为是本发明必不可少的那些特征。

Claims (5)

1.一种用于张紧链条或皮带的跨距的被动张紧器系统，包括：

张紧器臂，包括：本体，其具有第一滑动表面，所述链条或皮带在所述第一滑动表面滑动，与所述第一表面相对的第二表面，以及用于容纳外部弹簧的空腔；以及

张紧器，包括：

壳体，其具有带有第一流体输入端的第一轴向延伸孔和带有第二流体输入端的第二轴向延伸孔；

第一活塞，其由所述第一轴向延伸孔可滑动地接收，形成第一压力室，所述第一压力室与所述第一活塞和所述第一轴向延伸孔之间的所述第一流体输入端流体连通，所述第一活塞包括具有第一端和第二端的本体；

第一活塞弹簧，其容纳在所述第一压力室内，位于所述第一活塞和所述第一轴向延伸孔之间，使所述第一活塞偏置离开所述壳体；

第二活塞，其可滑动地容纳在所述第二轴向延伸孔中，所述第二活塞包括具有以下部件的本体：

开口端；

闭合端；

开口端底面；

闭合端顶面；

外圆周，其具有在所述本体的所述开口端和所述闭合端之间沿着所述外圆周延伸一定长度的一系列凹槽；以及

具有内径的中空内部；

形成第二压力室的所述第二轴向延伸孔，所述第二压力室限定在所述第二活塞的内径和所述第二轴向延伸孔之间，并通过止回阀与所述第二流体输入端流体连通；

所述第二压力室中的第二活塞弹簧，所述第二活塞弹簧具有与所述第二活塞接触的第一端和与所述第二轴向延伸孔的底部接触的第二端，将所述第二活塞偏置离开所述壳体；

可扩展夹，其与所述第二活塞上的所述一系列凹槽接合；

其中，当来自所述链条或皮带的动态载荷使所述第一活塞和所述第二活塞从所述壳体向内和向外移动时，由于所述第二活塞通过所述第二活塞弹簧从所述壳体向外移动，来自所述第二流体输入端的流体通过所述止回阀被抽吸到所述第二压力室，并且当所述第二活塞向内移动时，在所述第二压力室中产生流体压力，使得所述第二活塞在所述张紧器臂的所述外部弹簧上施加向外力，抵抗来自所述张紧器臂的所述动态载荷的向内力；

其中，在发动机起动期间以及当所述第二压力室中的油压低时，通过将可膨胀夹接合至所述第二活塞上的所述一系列凹槽，防止所述第二活塞与所述第二轴向延伸孔接合。

2.根据权利要求1所述的张紧器系统，其中，所述棘齿槽中的一个是止动槽。

3.根据权利要求1所述的张紧器系统，还包括所述第一流体输入端中的第一止回阀和所述第二流体输入端中的第二止回阀。

4.根据权利要求1所述的张紧器系统，其中，所述第一流体输入端连接到所述第二流体输入端。

5.根据权利要求1所述的张紧器系统，其中，所述第一活塞弹簧的刚度大于所述第二活塞弹簧的刚度。