CN111656051B - 具有内部储存器技术主孔的可变力张紧器 - Google Patents

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Abstract

一种可变力张紧器(VFT)系统，该系统包括主活塞，该主活塞被分成设置在主孔内的两个腔室。这两个腔室包括其中具有主储存器的第一低压腔室，该主储存器通过止回阀将流体供给到第二高压腔室中以控制主活塞上的偏压力。活塞孔间隙路径可以沿着主孔中的凹槽延伸，以将油从高压腔室反馈到主储存器。

Description

具有内部储存器技术主孔的可变力张紧器
技术领域
本发明涉及液压张紧器领域。更具体地，本发明涉及一种双液压张紧器，其具有集成到其主活塞中的储存器，该储存器能够提供更快的流体流入活塞的高压腔室。
背景技术
双液压可变力张紧器(VFT)系统利用双活塞设计，在张紧器的后侧具有储存器。流体从储存器侧通过止回阀从张紧器的底部流入两个活塞，以填充活塞内的高压腔室。通过活塞腔室内的高压迫使主活塞接触张紧器臂以保持发动机链条或皮带上的张力。
图1示出了常规可变力张紧器(VFT)100的前侧，包括设置在主孔103内的主活塞102，设置在副孔105内的副活塞104，主低压腔室(LPC)至高压腔室(HPC)入口106，副低压腔室(LPC)至高压腔室(HPC)入口108和高压活塞孔间隙路径110。
图2示出了张紧器的后侧，其中共用储存器118分别经由主LPC至HPC 106(见图1)和副LPC至HPC 108(见图1)向活塞102和104提供流体。张紧器100经由延伸穿过两个孔112的螺栓(未示出)和延伸到发动机(未示出)中的相应孔连接到发动机。棘轮夹114(图1)设置成围绕主孔103的内部延伸，以防止活塞102滑回到主孔103中。止动槽116设置在活塞102的外表面上，以被棘轮夹114卡住，从而限制活塞102可以伸出孔103多远。
发明内容
本发明构思的前述实施例提供了一种可变力张紧器(VFT)，其包括：壳体；第一孔，其设置在壳体中并且具有底端；主活塞，其可滑动地设置在第一孔中并且包括设置在其中的低压腔室(LPC)以及在其一端处连接的低压腔室至高压腔室(LPC至HPC)入口，当从LPC经过LPC至HPC入口供给流体时，主活塞在其底部与第一孔的底端之间产生高压腔室(HPC)；弹簧，其设置在高压腔室内并且背离第一孔的底部在主活塞上施加偏压；止回阀，其连接到LPC至HPC入口并且配置成允许流体从低压腔室流动到高压腔室以迫使主活塞延伸到第一孔外；以及第二孔，其设置在壳体中并且包括具有中空内部的第二活塞、第二止回阀以及第二孔LPC至HPC入口，第二止回阀连接在第二活塞和第二孔LPC到HPC入口之间，以控制流体从LPC到HPC入口到第二活塞的中空内部的流动，从而迫使第二活塞延伸到第二孔外。
在本发明构思的实施例中，低压腔室包括主储存器。
在本发明构思的另一个实施例中，主储存器包括用于接收来自外部源的流体的第二入口。
在本发明构思的另一实施例中，第一孔包括第一部和第二部，第一部具有第一直径，第二部具有比第一直径宽的第二直径，并设置在第一部的一部分内，并将附加流体从外部源传送到主储存器的第二入口。
在本发明构思的又一个实施例中，第一孔包括至少一个高压活塞孔间隙路径，该至少一个高压活塞孔间隙路径沿着其内侧表面从其封闭端轴向延伸到其第二直径，从而允许来自HPC的过量流体流回到主储存器，该至少一个高压活塞孔间隙路径处于比HPC更低的压力。
在本发明构思的又一实施例中，第二活塞包括设置在其中空内部内的弹簧，该弹簧将第二活塞偏压到第二孔外。
在本发明构思的又一实施例中，VFT还包括设置在壳体后侧的共用储存器，以将流体提供到第一孔的第二直径和第二孔LPC至HPC入口。
在本发明构思的又一实施例中，第一活塞包括围绕外表面形成并沿其长度延伸的一系列棘轮槽；并且所述第一孔包括在其中延伸的棘轮夹，以捕获所述棘轮槽中的一个，从而防止主活塞滑入所述第一孔中。
本发明构思的前述实施例还提供了一种可变力张紧器(VFT)，其包括：壳体，其内具有入口以接收来自外部源的流体；孔，其包括具有第一直径的内壁及其端部；以及主活塞，其可滑动地设置在孔的内壁内并且包括：储存器，储存器设置在主活塞的第一端处并且包括第一入口以从储存器释放流体；以及腔室，其设置在主活塞的第二端处，腔室由顶部、活塞的第二端的两侧以及孔的端部形成，该腔室包括设置在其中的止回阀，止回阀连接到第一储存器入口以控制流体从储存器到腔室的流动，从而在其中产生高压以迫使活塞延伸到孔外。
在本发明构思的实施例中，腔室还包括设置在其中并位于孔的端部上的弹簧，以将活塞偏压到孔外。
在本发明构思的另一个实施例中，VFT还包括至少一个压力活塞孔间隙路径，其沿着孔的一侧从其端部延伸到其第二直径，以将流体从高压腔室泄漏回储存器。
在本发明构思的又一实施例中，VFT还包括设置在壳体后侧的副储存器，以将流体供给到壳体入口。
在本发明构思的另一实施例中，孔包括比第一直径宽的第二直径，并设置在第一直径的一部分内，以将附加流体从壳体入口传送到储存器的第二入口。
本发明构思的前述实施例还提供了一种可变力张紧器(VFT)，其包括壳体；主活塞，其滑动地设置在壳体中的第一孔内的，该主活塞具有：第一部分，其包括主储存器，主储存器包括从外部源在其中接收油的入口和在延伸到第一孔内的第一端处的出口；以及第二部分，其包括设置在主储存器和第一孔的底端之间的高压腔室，高压腔室包括止回阀和弹簧，止回阀连接到出口以接收来自主储存器的油，弹簧在止回阀中提供对主活塞的偏压以延伸出第一孔。
在本发明构思的实施例中，VFT包括高压活塞孔间隙路径，其沿着第一孔中的凹槽从高压腔室延伸到入口以将油返回到主储存器。
在本发明构思的另一个实施例中，第一孔包括第一直径和第二直径，第一直径沿其长度延伸，活塞在其中滑动，第二直径大于第一直径并沿第一孔的一部分延伸，以接收来自壳体入口的油，并且当主活塞入口沿第二直径滑动时将油释放到主活塞入口。
附图说明
图1示出了常规可变力张紧器(VFT)的前侧的透视图；
图2示出了图1的VFT的后侧的透视图；
图3A示出了根据本发明构思的示例性实施例的可变力张紧器(VFT)的前侧的透视图；
图3B示出了根据本发明构思的另一个示例性实施例的可变力张紧器(VFT)的前侧的透视图；
图4示出了根据图3A所示的示例性实施例的VFT的后侧的透视图；
图5示出了根据本发明构思的又一示例性实施例的主活塞和孔的组合；并且
图6示出了操作中的图3B的可变力张紧器。
具体实施方式
在以下描述中，参照形成其一部分的附图，且其中以说明的方式展示其中可实践本教导的特定示例性实施例。充分详细地描述这些实施例以使本领域的技术人员能够实践本教导，且应了解，可利用其它实施例，且可在不脱离本教导的范围的情况下做出改变。因此，以下描述仅仅是示例性的。
本文所使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，并非旨在限制。如本文所用，单数形式“一(a)”、“一(an)”和“所述(the)”可能旨在包括复数形式，除非上下文另有明确说明。术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包含(including)”和“具有(having)”是包含性的，因此指定存在所述特征件、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征件、整鼠、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。除非特别标识为性能顺序，否则本文描述的方法步骤、过程和操作不应被解释为必须要求它们以所讨论或说明的特定顺序执行。还应当理解可以采用另外的或替代的步骤。
当元件或层被称为在另一元件或层“上”，“接合”、“连接到”或“联接到”另一元件或层时，它可以直接在另一部件、元件或层上，接合、连接或联接到另一元件或层上，或者可以存在中间元件或层。相反，当元件被称为“直接在另一元件或层上”，“直接接合到另一元件或层”，“直接连接到另一元件或层”或“直接联接到另一元件或层”时，可能不存在中间元件或层。用于描述元件之间关系的其它词语应当以类似的方式解释(例如，“在……之间”对“直接在……之间”，“相邻”对“直接相邻”等)。如本文所用，术语“和/或”包含一个或多个相关的列出项目的任何和所有组合。
本文可以使用空间上相对的术语，例如“内部”、“外部”、“下方”、“在……之下”、“下部”、“在……之上”、“上部”等，以便于描述，用来描述如图所示的一个元件或特征件与另一个元件或特征件的关系。空间上相对的术语可以旨在包含除了图中所示的取向之外，在使用或操作中装置的不同取向。例如，如果将图中的装置翻转过来，那么描述为“在其它元件或特征件下方”或“在其它元件或特征件底下”的元件将定向为“在其它元件或特征件上方”。因此，示例性术语“下方”可以包括上方和下方的取向。装置可以以其他方式取向(旋转90度或以其他取向)，并且本文使用的空间相对描述符被相应地解释。
更具体地，本发明涉及一种双液压张紧器，更具体的设计一种其具有集成到其主活塞中的储存器的双液压张紧器，该储存器能够提供更快的流体流入活塞的高压腔室。
图3A至图4的双液压可变张紧器(VFT)300可以用于机动车辆的内燃发动机(例如链条或皮带)的环形、柔性、动力传输构件。动力传输构件包围由驱动轴(例如发动机的曲轴)驱动的驱动链轮和由从动轴(例如发动机的凸轮轴)支撑的至少一个从动链轮。
参见图3A，示出了根据本发明构思的示例性实施例的双液压可变力张紧器(VFT)300。双液压可变力张紧器(VFT)300可用于通过张紧器臂(见图6)维持链条或皮带(未示出)上的预定张力。双液压VFT 300包括壳体302，其可以通过插入连接器(例如螺栓)或其他类型的紧固件而紧固到机动车辆(未示出)或其他装置的框架上，这些紧固件将提供将壳体302通过连接器孔304连接到机动车辆或其他链条或皮带驱动装置的预期目的。
双液压VFT 300可以包括主轴向延伸孔306和副轴向延伸孔308，主活塞腔室310和次活塞腔室312可以分别形成在主轴向延伸孔306和次轴向延伸孔308中。主活塞314可设置在主孔306内，而副活塞316可设置在副孔308内。
主孔306可以包括封闭端306a和侧壁306b，侧壁306b包括具有沿着孔306的长度延伸的直径d1的第一部份。入口302a可以穿过壳体302设置，以接收来自外部源(下面更详细地讨论)的另外的油或其它流体。入口302a可以设置成与外部油或其他流体供应(未示出)流体连通，用于将油或其他流体供应到主活塞314。
主活塞314可以包括主体，该主体具有相对于孔306暴露的第一端314a，设置在孔306内的第二端314b，在其第一端314a和第二端314b之间延伸的长度L，以及入口314c，该入口314c设置成与主活塞314的内部连通以接收返回流体，如下面进一步描述的。主活塞314可以分成两个腔室，包括朝向其第一端314a设置的低压腔室(LPC)318和朝向其第二端314b设置的高压腔室(HPC)320，LPC 318的直径D1小于HPC 320的直径D2。止回阀324可以设置在LPC 318和HPC 320之间，以控制油从LPC 318到HPC 320的流动。低压腔室(LPC)入口328可以设置在HPC 318和止回阀324之间，以允许油从LPC 318流到止回阀324。
HPC 320可以形成在止回阀324和主孔306的封闭端306a之间。这样，HPC 320的长度根据主活塞314延伸离开第一孔306的封闭端306a的距离而变化。主活塞314还可包括设置在HPC 320中并位于主孔306的封闭端306a处的活塞弹簧322，以偏压活塞314远离孔306的封闭端306a。
主LPC 318可包括其中容纳油或另一类型压力流体的活塞储存器326。该油通过LPC至HPC入口328和止回阀324并流入HPC 320。在HPC 320内的压力下降的情况下，活塞弹簧322保持作用在主活塞314上的力，以防止活塞314进一步滑入主孔306中。HPC 320还由于容纳在其中的加压油保持作用在主活塞314上的力，该加压油从储存器326接收。
在本发明构思的另一实施例中，如图3B所示，主孔306可包括第二部，该第二部具有比孔306的第一部的第一直径d1宽的第二直径d2并设置在第一部的一部分内。具有直径d2的第二部将另外的油/流体从与壳体302的入口302a连接的外部源传送到主储存器326的入口314c。
在本发明构思的另一示例性实施例中，如图5所示，主活塞314的外周可包括沿其长度的一系列棘轮槽540，止动槽542更靠近入口314c并大于棘轮槽540，以便捕获棘轮夹544。棘轮夹544可以是可扩张的夹，当主活塞314由于HPC 320和施加到主活塞314的弹簧322的力而伸出主孔306时，该可扩张的夹装于棘轮(或扩张)并收缩进出棘轮槽540。当张紧器臂(见图6)由于来自与张紧器臂接触的链条或皮带的力而推动主活塞314时，棘轮夹544防止主活塞314滑回主活塞孔306中。
返回参见图3B，当处于张力下的链条或皮带变得磨损和/或不具有高负载并且因此开始松弛时，可以将附加流体从储存器326通过LPC至HPC入口328和止回阀324而提供至HPC 320，从而致使主活塞314在进一步延伸出主孔306的方向上受力。结果，主活塞314的第一端314a继续在张紧器臂(见图6)上施加力，从而保持链条或皮带张紧并处于控制之下。
主储存器326还可以包括活塞入口314c，以在主储存器326由于油从储存器326供给HPC 320而耗尽时接收另外的油。活塞入口314c接收来自主孔306的第二部d2的油。如下面参照图4更详细地描述的，孔306的第二部d2接收来自连接到壳体入口302a的外部源的流体。
在HPC 320中可能出现压力太大的情况下，其中的一些流体能够沿着一个或多个高压活塞孔间隙路径330泄漏出去，该高压活塞孔间隙路径330沿着主活塞314的外表面的下部轴向地形成。由于高压活塞孔间隙路径330从HPC 320直接延伸回到储存器326(见箭头330)，并且抵抗储存器压力起作用，因此与图1和2所示的传统张紧器相比，活塞对孔间隙泄漏量可以减小，在传统张紧器中，间隙泄漏路径抵抗大气压力起作用。这种较低的间隙泄漏导致较低的间隙泄漏变化和更一致的张紧器性能。此外，通过活塞孔间隙路径330的油被再循环。一个或多个副活塞到孔的间隙路径沿主活塞314的外表面的上部轴向形成，并从孔306的第二部d2向上延伸并通过孔306的顶部向外延伸。
如上所述，副活塞316可设置在副孔308中，并且可沿其轴向长度在内部中空。副腔室312是高压腔室(HPC)，并且可以由副活塞316的中空内部和副孔308的组合形成。副活塞316可包括延伸穿过其中空内部的副活塞弹簧334，以保持作用在活塞316上的力并防止活塞316进一步滑入副孔308中。
副活塞316还可包括允许油沿一个方向流入副HPC 312的副单向止回阀336。更具体地，当通过副低压腔室(LPC)向高压腔室(HPC)入口338提供附加流体以保持副HPC 312内的恒定压力时，可以发生通过副止回阀336的流体流动。流过副LPC至HPC入口338的油可以从外部流体源接收，如参考图4更详细地描述的。
如图4的示例性实施例中所示，如图3A和3B中所示，进入副LPC至HPC入口338的流体可以从设置在双液压可变力张紧器(VFT)300的壳体302的后部处的共用储存器402。更具体地，共享储存器402的出口404可以通过副LPC至HPC入口338向副活塞腔室312提供流体，而共享储存器402的出口406可以通过壳体入口302a和主孔306的第二部d2向活塞314的主储存器326提供流体。
当双液压可变力张紧器(VFT)300张紧新链条或皮带时，在操作过程中，油可以从主储存器326通过LPC至HPC入口328和止回阀324供应到主HPC 320。油在HPC 320内产生压力，其提供将主活塞314偏压到主孔306外的力，以及由主活塞弹簧322提供的力。HPC 320和弹簧322提供的力通过主活塞314传递到张紧器臂(见图6)，该张紧器臂又偏压发动机的闭环链条或皮带的跨距。同时，副活塞弹簧334的力和从副PLC向HPC入口338供应到副HPC 312的流体迫使副活塞316向外离开副孔308。副HPC 316和弹簧334提供的力通过副活塞316传递到张紧器，该张紧器臂又偏压发动机的闭环链条或皮带的跨距。
当双液压可变力张紧器(VFT)300张紧磨损的链条或皮带，或者具有很少或没有载荷施加到其上的链条或皮带时，在操作过程中，除了由主活塞弹簧322施加到主活塞314的力之外，油可以通过主LPC至HPC入口328并通过止回阀324供应到主HPC 320，产生迫使主活塞314从主孔306向外的压力。HPC 320和弹簧322提供的这些力通过主活塞314传递到张紧器臂，该张紧器臂又偏压发动机的闭环链条或皮带的跨距。同时，副活塞弹簧334还迫使副活塞316进一步向外远离副孔308。当链条或皮带进一步磨损时，在链条或皮带中出现另外的松弛，并且主活塞314和副活塞316都需要从它们各自的主孔306和副孔308进一步向外延伸，以继续向张紧臂施加偏压，从而充分地保持链条或皮带上的张力。
当双液压可变力张紧器(VFT)300在高动态链条或皮带负载期间经由张紧器臂(见图6)张紧链条或皮带时，来自链条或皮带的高动态负载力交替地将主活塞314和副活塞316向它们各自的孔306和308内推动，然后从其向外推动。副活塞316的向内运动受到由单向止回阀336产生的副HPC 312中的流体压力的阻碍，这阻止副HPC 312中的流体通过副LPC至HPC入口338回流。结果，副活塞316通过弹簧334的力向外移动。该操作使得副活塞316“向上泵送”，通过止回阀336将更多的流体吸入副HPC 312中，这又使得副活塞316的第一端316a在张紧器臂上施加力。主活塞314的向内运动由主HPC 320内的压力阻止。
在图5所示的可选实施例中，主活塞314相对于主孔306的向内运动也可以通过将棘轮夹544安置在棘轮槽540中的一个中来防止。
图6示出了当主活塞310与张紧器臂601接合时处于操作中的图3B的可变力张紧器。副活塞312与位于张紧器臂601内的刚性弹簧603接触。
因此，应当理解，本文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。本文中对所说明的实施例的细节的参考并不旨在限制权利要求书的范围，权利要求书本身陈述了被认为是本发明所必需的那些特征。

Claims (16)

1.一种可变力张紧器，包括：
壳体；
第一孔，其设置在所述壳体中并且具有底端；
主活塞，其可滑动地设置在所述第一孔中并且包括设置在其中的低压腔室以及在其一端处连接的低压腔室至高压腔室入口，当从所述低压腔室经过所述低压腔室至高压腔室入口供给流体时，所述主活塞在其底部与所述第一孔的所述底端之间产生高压腔室；
弹簧，其设置在所述高压腔室内并且背离所述第一孔的底部在所述主活塞上施加偏压；
止回阀，其连接到所述低压腔室至高压腔室入口并且配置成允许流体从所述低压腔室流动到所述高压腔室以迫使所述主活塞延伸到所述第一孔外；以及
第二孔，其设置在所述壳体中并且包括具有中空内部的第二活塞、第二止回阀以及第二孔低压腔室至高压腔室入口，所述第二止回阀连接在所述第二活塞和所述第二孔低压腔室至高压腔室入口之间，以控制流体从所述低压腔室至高压腔室入口到所述第二活塞的所述中空内部的流动，从而迫使所述第二活塞延伸到所述第二孔外。
2.根据权利要求1所述的可变力张紧器，其中，所述低压腔室包括主储存器。
3.根据权利要求2所述的可变力张紧器，其中，所述主储存器包括第二入口，以接收来自外部源的流体。
4.根据权利要求3所述的可变力张紧器，其中，所述第一孔包括第一部和第二部，所述第一部具有第一直径，并且所述第二部具有比所述第一直径宽的第二直径，并设置在所述第一部的一部分内，并将附加流体从所述外部源传送到所述主储存器的所述第二入口。
5.根据权利要求4所述的可变力张紧器，其中所述主活塞的下部包括至少一个高压活塞孔间隙路径，所述至少一个高压活塞孔间隙路径沿着所述主活塞的外侧表面从所述高压腔室轴向延伸到所述主储存器，从而允许过量流体流回到所述主储存器，所述至少一个高压活塞孔间隙路径具有抵抗储存器压力起作用的压力。
6.根据权利要求2所述的可变力张紧器，其中，所述第二活塞包括设置在其中空内部内的弹簧，所述弹簧将所述第二活塞向所述第二孔外偏压。
7.根据权利要求4所述的可变力张紧器，还包括：
设置在所述壳体后侧的共用储存器，以将流体提供到所述第一孔的所述第二直径和所述第二孔低压腔室至高压腔室入口。
8.根据权利要求1所述的可变力张紧器，其中；
所述主活塞包括围绕外表面形成并沿其长度延伸的一系列棘轮槽；并且
所述第一孔包括在其中延伸的棘轮夹，以捕获所述棘轮槽中的一个，从而防止所述主活塞滑入所述第一孔中。
9.一种可变力张紧器，包括：
壳体，其包括其内的入口以接收来自外部源的流体；
孔，其包括具有第一直径的内壁及其端部；以及
主活塞，其可滑动地设置在所述孔的所述内壁内并且包括：
储存器，其设置在所述主活塞的第一端处并且包括第一储存器入口以从所述储存器释放流体；以及
腔室，其设置在所述主活塞的第二端处，所述腔室由顶部、所述活塞的所述第二端的两侧以及所述孔的所述端部形成，所述腔室包括设置在其中的止回阀，所述止回阀连接到所述第一储存器入口以控制所述流体从所述储存器到所述腔室的流动，从而在其中产生高压以迫使所述活塞延伸到所述孔外。
10.根据权利要求9所述的可变力张紧器，其中，所述腔室还包括设置在其中并位于所述孔的所述端部上的弹簧，以将所述活塞偏压到所述孔外。
11.根据权利要求10所述的可变力张紧器，还包括：
至少一个高压活塞孔间隙路径，其沿着所述主活塞的下侧从所述腔室延伸到所述孔的第二直径，以使流体从所述腔室泄漏回到所述储存器。
12.根据权利要求9所述的可变力张紧器，还包括设置在所述壳体的后侧的副储存器，以将所述流体供给到壳体入口。
13.根据权利要求9所述的可变力张紧器，其中，所述孔包括比所述第一直径更宽并设置在所述第一直径的一部分内的第二直径以将附加流体从所述壳体入口传送到所述储存器的第二入口。
14.一种可变力张紧器，包括：
壳体；
主活塞，其滑动地设置在所述壳体中的第一孔内的，所述主活塞具有：
第一部分，其包括主储存器，所述主储存器包括在其中接收来自外部源的油的入口和在延伸到所述第一孔内的第一端处的出口；以及
第二部分，其包括设置在所述主储存器和所述第一孔的底端之间的高压腔室，所述高压腔室包括止回阀和弹簧，所述止回阀连接到所述出口以接收来自所述主储存器的油，在其中的所述弹簧提供对所述主活塞的偏压以延伸出所述第一孔。
15.根据权利要求14所述的可变力张紧器，还包括：
高压活塞孔间隙路径，其沿着所述主活塞的下部从所述高压腔室延伸至所述入口以便将泄漏油返回所述主储存器。
16.根据权利要求15所述的可变力张紧器，其中：
所述第一孔包括第一直径和第二直径，所述第一直径沿其长度延伸，所述活塞在其中滑动，所述第二直径大于所述第一直径并沿所述第一孔的一部分延伸，以接收来自壳体入口的油，并且当主活塞入口沿所述第二直径滑动时将油释放到所述主活塞入口。
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