CN112013089A - 密封式张紧器 - Google Patents

Abstract

一种密封式张紧器，包括：具有高压室的主体；低压储器，其通过流体导管与高压室流体连通；由主体容纳的活塞，其轴向移动以压缩高压室中的流体；密封件，其定位在活塞与主体之间，防止来自高压室的流体在活塞与主体之间通过；以及止回阀，其调节低压储器和高压室之间的流体流动，包括刚度控制孔。

Description

密封式张紧器

技术领域

本申请涉及与内燃机(ICE)一起使用的链条和皮带的张紧器，并且更具体地涉及缺少外部流体供应装置的张紧器。

背景技术

内燃机(ICE)的凸轮轴和曲轴之间的相对角位置通常是固定的。链条或皮带传动结构形式的环形循环是实现此目的的常用方式。包括在凸轮轴和曲轴的远端的链轮齿或齿轮通过皮带或链条驱动结构连接。另外，ICE的其他部件也通过皮带或链条驱动配置接合，例如前端附件驱动部件。

皮带或链条通常装有张紧器，以在皮带和链条在使用中磨损和拉伸时帮助它们适当张紧。一些张紧器是弹簧加载的，而其它张紧器是液压操作的。传统的液压操作张紧器可以由外部供油装置(例如,可以由ICE提供的供油装置)供给。这通常意味着ICE和张紧器具有彼此连通的专用油路。外部供油装置可能是发动机上不希望的寄生损失，以及其它潜在的缺点。

发明内容

在一个实施方式中，一种密封式张紧器包括：具有高压室的主体；低压储器，其通过流体导管与高压室流体连通；由主体容纳的活塞，其轴向移动以压缩高压室中的流体；密封件，其定位在活塞与主体之间，防止来自高压室的流体在活塞与主体之间通过；以及止回阀，其调节低压储器和高压室之间的流体流动，包括刚度控制孔。

在另一个实施方式中，一种密封式张紧器具有：包括高压室的主体；形成在主体中的低压储器，其通过流体导管与高压室流体连通；由主体容纳的活塞，其轴向移动以压缩高压室中的流体；密封件，其定位在活塞与主体之间，防止来自高压室的流体在活塞与主体之间通过；以及止回阀，其基本上与高压室同轴地定位，调节低压储器和高压室之间的流体流动，包括刚度控制孔。

在又一个实施方式中，一种密封式张紧器具有：包括高压室的主体；形成在主体中的低压储器，其通过流体导管与高压室流体连通；由主体容纳的活塞，活塞轴向移动以压缩高压室中的流体；密封件，其定位在活塞与主体之间，防止来自高压室的流体在活塞与主体之间通过；以及止回阀，其基本上与低压储器同轴地定位，调节低压储器与高压室之间的流体流动，包括刚度控制孔口。

附图说明

图1是描绘了密封式张紧器的一个实施方式的透视图；

图2是描绘密封式张紧器的一个实施方式的截面视图；

图3是描绘密封式张紧器的一个实施方式的另一个截面视图；

图4是密封式张紧器的另一个实施方式的截面视图；并且

图5是密封式张紧器的另一个实施方式的截面视图。

具体实施方式

一种密封式张紧器包括由高压室中的流体作用在其上的活塞、与高压室间隔开并且通过止回阀与高压室流体连接的低压储器，以及容纳活塞的主体。密封件装配在活塞的外表面上，并防止活塞和容纳活塞的主体之间的流体从高压室逃逸到低压室或大气中。过去，当被链条或皮带作用时，密封式张紧器可以通过允许一些流体在活塞的外表面和容纳活塞的汽缸的壁之间逸出来改变活塞的液压刚度或阻尼的量。活塞和汽缸壁之间的间隙量可以基于期望的液压刚度或柔度的量来有意地选择。较大的间隙量可导致密封式张紧器相对于具有相对较小间隙量的密封式张紧器具有较小的液压刚度或阻尼。然而，允许流体在活塞和汽缸壁之间流动的密封式张紧器可以被限制在能够通过止回阀在低压容器和高压室之间流动的流体量中。例如，当止回阀轴向定位在低压容器和高压室之间时，止回阀的直径可由活塞的外径限制。

相反，所公开的这些密封式张紧器包括低压储器，该低压储器可以定位成与该高压室分开，并且止回阀可以通过流体导管来调节储器与室之间的流体流动。止回阀的直径可以独立于活塞的直径或容纳活塞的汽缸的直径来确定。止回阀直径的增加可以通过由阀构件调节的止回阀的开口来增加低压储器和高压室之间的流体流动速率，增加响应性，同时允许使用较小直径的活塞。低压储器可以邻近高压室定位在张紧器的主体中，或者储器可以远离主体定位。张紧器的液压刚度和/或阻尼可以通过形成在止回阀中的一个或多个刚度控制孔来实现和确定，一个或多个刚度控制孔允许流体流过止回阀，即使一个或多个止回阀构件被偏置到关闭位置中或存在于关闭位置中。尽管使用了术语“孔口”，但这旨在广泛地包括限定的流体通道，例如凹槽、通道、毛细管和其它这样的流体导管。孔口的尺寸、形状和数量可以基于相对液压刚度和/或阻尼的期望量来选择。孔口的增大的尺寸和/或数量可以减小刚度/阻尼的量，并且孔口的减小的尺寸和数量可以增大刚度/阻尼。与允许流体在活塞和汽缸壁之间逸出的密封式张紧器相比，用于结合活塞和汽缸或主体之间的密封来调节刚度/阻尼的止回阀中的孔或通路可以帮助密封式张紧器保持液压刚度/阻尼而与操作温度和流体粘度无关。当主体由具有与用于构造活塞的材料不同的热膨胀系数的材料构造时，孔口或通道还有助于保持液压刚度/阻尼。

现在转向图1-3，示出了密封式张紧器100的一个实施方式。张紧器100包括至少部分地包括高压室104的活塞102、具有用于容纳活塞102的汽缸108的主体106、位于活塞102和位于高压室104中的汽缸108之间的弹簧110、邻近高压室104位于主体106内的低压储器112、流体连接高压室104和低压储器112的流体导管114，以及能够调节低压储器112和高压室104之间的流体流动的止回阀116。

主体106包括在主体106内彼此流体连通的空腔和流体通道。高压室118容纳活塞102并且至少部分地限定张紧器100的高压室104。高压室118可具有与活塞102的外表面120严密符合并允许活塞102相对于高压室118轴向滑动的表面。在该实施方式中，高压室118可以具有圆柱形形状和圆形截面，但是应当理解，活塞102和高压室118可以具有不同的相应截面形状。高压室118的表面122可包括用于容纳活塞密封件126的凹部124和用于容纳由活塞102承载的棘轮夹130的另一凹部128。活塞密封件126可以装配到活塞密封凹陷124中并且由密封保持器132和/或卡环134限制轴向移动。活塞密封件126可以邻接张紧器100的主体106和活塞102两者以形成防止高压室104中的流体在活塞102与主体106之间逸出的流体密封。在一个实施例中，活塞密封件126可以是弹性材料，其针对ICE产生的热量产生弹性。棘轮夹凹部128可具有上环形肩部136以及选择性地防止活塞102轴向运动的下环形肩部138。高压室118可以具有封闭端146，该封闭端146具有流体孔140，流体在低压储器112和高压室118之间通过流体孔140。

活塞102可以由高压室118容纳并且相对于腔118轴向滑动。活塞102可包括内径142和外径144，使得活塞102沿其轴向长度的一部分是中空的。活塞102的中空部分与高压室118一起可共同形成高压室104。弹簧110可以定位在高压室104中，在封闭端146之间，并且在活塞102内延伸，推动活塞102远离主体106。在该实施方式中，活塞102的外表面120包括容纳棘轮夹130的多个凹槽148。当活塞102相对于汽缸108轴向移动并远离主体106时，凹槽148与上环形肩部136一起相对于活塞102径向向外扩张棘轮夹130，以允许活塞102远离主体106延伸。当活塞102被链条或皮带推向主体106时，下环形肩部138将棘轮夹130径向向内导向活塞102，从而防止活塞102轴向移动进入或朝向主体106。棘轮夹130防止活塞102从主体106延伸得太远，并补偿链条或皮带随时间的磨损。

可在主体106中形成用于低压容器112的另一腔，并且其通过流体导管114流体连接到高压室118。高压室118、低压储器112和流体导管114可以多种方式形成。在一个实施方式中，主体106由金属形成且可使用砂型铸造技术产生。或者，主体106可以由金属的固体单元形成，并且高压室118、低压容器112和流体管道114可以使用机床以及钻入金属去除材料的固体单元中从而形成腔和导管的心轴来形成。在形成空腔和导管的过程中使用或产生的主体106的各部分然后可以使用塞子密封，塞子可以压配合或螺纹连接成与主体106流体密封接合。在该实施方式中，球塞152压配合成与主体106接合，从而密封流体管道114，并且防冻塞154插入到主体106中，从而将低压容器112与大气密封隔离。虽然在此实施方式中低压储器112被示出为包括在主体106中，但低压储器112远离张紧器100的主体106定位的其他实施方式是可能的。

止回阀116可定位在调节流体流动的高压室118的封闭端146处。在该实施方式中，止回阀116可包括阀座156、保持器158、杯形盘160和偏置元件162，偏置元件162可释放地将杯形盘160偏置成与阀座156密封接合。当杯形盘160远离阀座156移动以允许流体流过流体孔140时，流体可以被吸入高压室104。然而，即使杯形盘160保持与阀座156接合，止回阀116也可以允许流体双向流入和流出高压室104。杯形盘160可包括刚度控制孔口164，当杯形盘160与阀座156接合时，刚度控制孔口164允许流体双向流过止回阀116。止回阀116的这种实施方式也可以称为双向阀。在美国专利第10,006,524号中描述了包括阀座、保持器、杯形盘和偏置元件的类似阀的示例，其内容通过引用并入本文。一个或多个刚度控制孔口164可以根据所需的液压刚度或阻尼以一定尺寸切入杯形盘160。在一个实施方式中，对于相对刚性或具有高水平刚度的张紧器，刚度控制孔口164的直径可以是0.4毫米(mm)。或者在另一个实施方式中，对于具有相对低水平的刚度的松弛张紧器，刚度控制孔口的直径可以是1.0mm。然而，应当理解，止回阀116的其它实施方式也是可能的。例如，球形阀可包括邻近球接合阀座的点的刚度控制孔口164。或者在另一个实施方式中，刚度控制孔口164可以形成为阀座156内的流体导管，该流体导管在高压室104与低压储器112之间连通流体。虽然在此的实施方式包括一个止回阀，但是张紧器可以包括多于一个的止回阀，每个止回阀具有一个或多个刚度控制孔口。

在该实施方式中，止回阀116基本上与活塞102同轴地定位，并且汽缸108在靠近流体孔140的封闭端146处容纳活塞102。止回阀116可以具有与高压室104的最大直径和/或容纳活塞102的汽缸108的最大直径基本上相同的直径。然而，其它实施方式也是可能的，其中止回阀116位于流体管道114、低压储器112的端部，或者位于低压储器112和高压室104之间的流体流中的另一位置中。

在插塞152、154附接到主体106上密封式张紧器100使得流体不能逸出之前，低压储器112和高压室104可以填充有流体，例如机油。主体106可以包括一个或多个附接点166，这些附接点将密封式张紧器100物理地链接到内燃发动机(ICE)上，这样使得活塞102处于适当的位置以便将张力增加到由ICE承载的链条或皮带上。保持特征器(未示出)，例如销，可以相对于主体106保持活塞102，使得密封式张紧器100可以安装在ICE上，而活塞102不干扰链条或皮带。一旦附接到ICE，保持特征件可以相对于主体106释放活塞102，并且弹簧110可以推动活塞102与接合链条或皮带的元件(例如，滑轮或枢转臂)接触。当活塞102轴向远离密封式张紧器100的主体106移动并且将力增加到链条或皮带上从而将其张紧时，来自低压储器112的流体可以将杯形盘160移动远离阀座156，从而允许流体从低压储器112流动穿过流体导管114并且进入高压室104中。当链或带对活塞102施加力时，通过压靠阀座156的杯形盘160，可以防止高压室104中的一些流体重新进入低压容器112。然而，高压室104中的一些流体可以通过刚度控制孔口164进入低压储器112，从而基于刚度控制孔口164的尺寸提供限定量的液压刚度和/或液压阻尼。在此实施方式中，张紧器100可以被定位成使得活塞102基本上指向上，其范围在竖直方向的右侧60度到竖直方向的左侧60度之间。或者低压容器112可包括挡板或闭孔泡沫(未示出)，当活塞102定位成向下延伸时，挡板或闭孔泡沫可防止高压室104从低压容器112吸入空气。或者低压容器的取向可以相对于活塞和/或高压室重新定位或重新取向。这样，密封式张紧器100可以定位成使其活塞102指向任何方向。

转到图4，示出了密封式张紧器200的另一实施方式。张紧器200包括至少部分地包括高压室204的活塞202、具有用于容纳活塞202的汽缸208的主体206、位于活塞202和位于高压室204中的汽缸208之间的弹簧210、位于其中的低压储器212邻近高压室204的主体206、流体连接高压室204和低压储器212的流体导管214，以及基本上不与高压室204同轴定位并且能够调节低压储器212和高压室204之间的流体流动的止回阀216。在该实施方式中，止回阀216的外径和活塞202的外径彼此独立，使得止回阀216的外径可大于活塞202的外径。并且止回阀216可以定位成与低压储器212基本上同轴。

主体206包括高压室218，该高压室容纳活塞202并且至少部分地限定张紧器200的高压室204。高压室218可以具有与活塞202的外表面220的一部分紧密配合的表面，并且允许活塞202相对于高压室218轴向滑动。在该实施方式中，高压室218可以具有圆柱形形状和圆形截面。高压室218可包括容纳活塞密封件226的沉孔268和用于容纳卡环234的凹部，卡环234限制活塞密封件226的轴向运动。高压室218可以在一端246处用流体孔240封闭，该流体孔240与通向低压储器212的流体导管214流体连通。

活塞202可以由高压室218容纳并且相对于腔218轴向滑动。活塞202可包括内径242和外径244，使得活塞202沿其轴向长度的一部分是中空的。活塞202的中空部分与高压室218一起可共同形成高压室204。弹簧210可以定位在高压室204中，在封闭端246之间，并且在活塞202内延伸，推动活塞202远离主体206。在该实施方式中，活塞202的外表面基本上是光滑的。

可在主体206中形成用于低压容器212的另一腔，并且其通过流体导管214流体连接到高压室218。在该实施方式中，低压储器212形成为主体206中邻近高压室218的孔。该孔包括环形肩部270，该环形肩部270容纳止回阀216并防止止回阀216相对于低压容器212的轴向移动。该孔的一端可以接纳螺纹塞272并且该孔的另一端可以接纳另一个螺纹塞272，由此密封式张紧器200内部的流体。在该实施方式中，球塞252在流体管道214的靠近主体206的表面的一端处被压配合成与主体206接合，由此将流体管道214、高压室204和低压储器212与大气密封隔离。虽然在此实施方式中低压储器212被示出为包括在主体206中，但低压储器212远离张紧器202的主体206定位的其他实施方式是可能的。

止回阀216可定位在调节流体流动的高压室218的封闭端246处。在该实施方式中，止回阀216可包括具有多个开口274的阀座256、多个簧片阀276和阀体278。偏置元件280可以定位在螺纹塞272与止回阀216之间，由此保持止回阀216抵靠环形肩部270。当簧片阀276远离阀座256移动时，流体可以被吸入高压室204，从而允许流体从低压储器212流过流体孔240。然而，即使簧片阀276保持与阀座256接合，止回阀216也可以允许流体双向流入和流出高压室204。

阀座256可包括刚度控制孔264以在阀座256或环形肩部270中形成凹槽282形式的双向流动，或将簧片阀276定位成稍微远离阀座256的凸起，从而允许流体流过止回阀216，而不管簧片阀276完全偏置抵靠阀座256(即，关闭多达阀座256)，当簧片阀276与阀座256接合时，允许流体双向流过止回阀216。凹槽282的尺寸或簧片阀276通过凸起与阀座256分开的距离可以根据所需的液压刚度的量来选择。较大的凹槽横截面或较大的突起可以增加高压室204和低压储器212之间的流量，从而减小刚度的量，而较小的凹槽横截面或突起可以通过减小流量来增加刚度的量。在美国专利申请第15/723,367号中描述了包括具有多个开口的阀座、多个簧片阀和阀体的类似止回阀的示例，其内容通过引用并入本文。如上所述，止回阀的直径独立于活塞的直径，并且止回阀可以具有基本上大于高压室和/或容纳活塞的直径缸的直径。

转到图5，示出了密封式张紧器300的另一实施方式。密封式张紧器类似于以上关于图4所描述的张紧器，但使用具有阀座、保持器、杯形盘和偏置元件的止回阀，该偏置元件类似于以上关于图1-3所描述的方式将杯形盘可释放地偏置成与阀座密封接合。密封式张紧器包括止回阀，止回阀基本上与低压储器同轴，这样使得穿过低压储器的一部分抽取的轴线与止回阀的阀座的一部分重合。

应当理解，前面是对本发明的一个或多个实施例的描述。本发明不限于这里公开的特定实施例，而是仅由下面的权利要求限定。此外，包含在以上描述中的陈述涉及特定实施例，并且不应被解释为对本发明的范围或对权利要求中使用的术语的定义的限制，除非以上明确地定义了术语或短语。对于本领域技术人员来说，各种其它实施例以及对所公开实施例的各种改变和修改将变得显而易见。所有这些其它实施例、改变和修改都旨在落入所附权利要求的范围内。

如在本说明书和权利要求书中所使用的，术语“例如”、“举例来说”、“比如”、“诸如”和“类似”以及动词“包含”、“具有”、“包括”以及它们的其他动词形式在结合一个或多个部件或其他项目的列表使用时各自解释为开放式的。这意味着该列表不应被认为排除了其他附加部件或项目。除非在需要不同解释的上下文中使用，否则其它术语将使用其最广泛的合理含义来解释。

Claims (15)

1.一种密封式张紧器，包括：

具有高压室的主体；

低压储器，其通过流体导管与所述高压室流体连通；

由所述主体容纳的活塞，其轴向移动以压缩所述高压室中的流体；

密封件，其定位在所述活塞与所述主体之间，所述密封件防止来自所述高压室的流体在所述活塞与所述主体之间通过；以及

止回阀，其调节低压储器与所述高压室之间的流体流动，包括刚度控制孔口。

2.如权利要求1所述的密封式张紧器，其中所述活塞包括内径和外径。

3.如权利要求1所述的密封式张紧器，其中所述低压储器包括一个或多个挡板或闭孔泡沫。

4.如权利要求1所述的密封式张紧器，其中所述活塞的直径小于所述止回阀的直径。

5.如权利要求1所述的密封式张紧器，其中所述止回阀包括一个或多个簧片阀。

6.如权利要求1所述的密封式张紧器，其中所述刚度控制孔口包括凹槽。

7.一种密封式张紧器，包括：

具有高压室的主体；

形成在所述主体中的低压储器，其通过流体导管与所述高压室流体连通；

由所述主体接收的活塞，其轴向移动以压缩所述高压室中的流体；

密封件，其定位在所述活塞与所述主体之间，所述密封件防止来自所述高压室的流体在所述活塞与所述主体之间通过；以及

止回阀，其基本上与所述高压室同轴地定位，调节所述低压储器与所述高压室之间的流体流动，包括刚度控制孔口。

8.如权利要求7所述的密封式张紧器，其中所述活塞包括内径和外径。

9.如权利要求7所述的密封式张紧器，其中所述低压储器包括一个或多个挡板或闭孔泡沫。

10.如权利要求7所述的密封式张紧器，其中所述活塞的直径与所述止回阀的直径相同。

11.如权利要求7所述的密封式张紧器，其中所述止回阀包括一个或多个簧片阀。

12.如权利要求7所述的密封式张紧器，其中所述刚度控制孔口包括凹槽。

13.一种密封式张紧器，包括：

具有高压室的主体；

形成在所述主体中的低压储器，其通过流体导管与所述高压室流体连通；

由所述主体接收的活塞，其轴向移动以压缩所述高压室中的流体；

密封件，其定位在所述活塞与所述主体之间，防止来自所述高压室的流体在所述活塞与所述主体之间通过；以及

止回阀，其基本上与所述低压储器同轴地定位，调节所述低压储器与所述高压室之间的流体流动，包括刚度控制孔口。

14.如权利要求13所述的密封式张紧器，其中所述活塞的直径不同于所述止回阀的直径。

15.如权利要求13所述的密封式张紧器，其中所述止回阀包括一个或多个簧片阀。

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