CN1497200A - 液压式链条张紧装置 - Google Patents

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Abstract

本发明包括一液压式张紧装置，它无需外部液压供应地将张力传给链条。该液压式张紧装置包括一活塞组件，该活塞组件包括有一空腔的一活塞和围绕该活塞的一活塞孔。该活塞组件的一端浸没在液体中。控制液体进入该活塞的入口的一入口止回阀(52)位于液面下。在与该入口止回阀相对的该活塞组件一端上，一出口止回阀控制液体从该活塞流出。一止回机构连接至该活塞上以使该活塞伸出但收缩不超过一内含回撤量。利用在此回撤量范围内所允许的运动，即该张紧装置起到自起动泵的作用。

Description

液压式链条张紧装置
技术领域
本发明主要涉及在汽车同步和功率传输应用中的与驱动链条联合使用的张紧装置。本发明尤其涉及液压式链条张紧装置系统。
背景技术
当链条运行在多个链轮之间时，一张紧装置如液压式张紧装置被用作功率传输链或类似的功率传输装置的控制装置。在该装置中，链条将功率从一主动轴传输至一被动轴，因而链条一部分呈松弛态，另一部分为拉紧态。通常，链条被给予并保持有一定张紧度对防止噪音、打滑或齿链中的齿未啮合很重要。在内燃机内由链条驱动的凸轮轴中，因为跳齿会丧失凸轮轴同步，从而可能造成破坏或使发动机不能工作，因此防止打滑显得尤为重要。
然而，在内燃机的苛刻环境中，多种因素都可能引起链条张力发生变化波动。例如，发动机各部件之间的温度和热膨胀系数的大范围变化可能造成链条张力在过高或过低的水平之间变化。在使用持续很久情况下，对功率传输系统的部件的磨损可减小链条张力。另外，由凸轮轴和曲轴引起的扭转振动会使链条张力产生显著变化。例如在停机或起动尝试失败时的发动机反转也可引起链条张力变化波动。为此，需要一个机械装置来消除链条张紧侧的过高张力，同时保证在链条松弛侧的所需张力。
液压式张紧装置是一种保持适当链条张力的常用手段。通常，这些机械装置使用一个杠杆臂，它在功率传输系统的松弛侧推压链条。该杠杆臂必须压向该链条，在该链条松弛时拉紧它，并且在该链条张紧时必须是非常刚性的。
为获得这一效果，一液压式张紧装置一般包括一作为活塞的杆或圆柱，它在链条方向上受到一拉紧弹簧的偏压。该活塞外有一具有一内部空间的圆柱形外壳，该内部空间在面向链条的一端敞开且在另一端关闭。该外壳的内部空间内含有与液压槽或外部液压源连接的压力室。该压力室在外壳与活塞之间典型成形并且随活塞在该外壳内移动时增大或缩小。
通常使用阀门来调节液体流入和流出压力室的速度。例如，一个入口止回阀通常包括一个球形止回阀，当活塞向外移动而引起室内压力降低时，它打开以允许液体流入压力室。当室内压力较高时，入口止回阀关闭以防止液体流出压力室。关闭入口止回阀防止活塞腔产生收缩，进而防止了活塞回缩，从而实现所谓的“止回”功能。
许多张紧装置也使用一个卸压机械装置，它在室内压力较高时允许液体流出压力室，并由此允许活塞回缩以适应链条张力的快速增大。在某些张紧装置中，该卸压机械为一个被弹簧偏压的止回阀。该止回阀在压力超过一定压力点时打开。在一些张紧装置中可使用一兼具入口截止功能和卸压功能的阀门。
其它机械装置采用一节流通道，液体可以经该通道按照以下方式流出液体室，即流出液体室的液流体积最小，除非该液体室内的压力非常高。例如，该节流通道可以是活塞与孔之间的间隙、该活塞突出端内的泄流管或该液体室与液槽之间的泄流件。
在辛普森等人的美国专利No.5967921中，示出了在此作为参考引入的与张紧臂或张紧滑靴联合使用的液压式张紧装置。液压式链条张紧装置通常具有一柱塞，它可滑动地安装在一室内并受到一弹簧的向外偏压，从而将张力传给链条。在柱塞端部上经常使用一杠杆、臂或滑靴以助链条拉紧。来自一外部源如一油泵等的液压通过在外壳内形成的通路而流入。柱塞在液压和弹簧弹力的共同作用下向臂外移。
当该柱塞趋向于反向(向内)移动离开该链条时，通常设置一止回阀来限制液体从室中流出。以这种方式，张紧装置实现了所谓的止回功能，即柱塞的运动在一个方向上(向外)较容易，而在反方向上较难。
过去，刀形和块形张紧装置已被用于将张力施加给链条。图1表示如现有技术所述的块形张紧装置1。该张紧装置1有位于一外壳5内的一活塞2。弹簧3位于该活塞2内的一液体室4中。
图2为刀形张紧装置的一个例子。传统的刀形张紧装置10包括一具有一链条滑动曲面和多个最好是由金属材料制成的片簧21的由树脂制成的刀形滑靴11。片簧21在该刀形滑靴11的与链条滑动面相对一侧上面一层设置并为刀形滑靴11提供弹力。每个弹簧形片簧21的末端插入凹进部分14和15中，所述凹进部分14和15分别在该刀形滑靴11的远侧部12和近侧部13内形成。
提供一支架17，以便将刀形张紧装置10安装至一发动机内。孔18、19形成在该支架17中并且将安装螺栓插入这些孔18和19中。一滑动面16接触该刀形滑靴11的远侧部并且允许滑动。该滑动面16形成在该支架17的远侧部上。一个销20以如下方式支承该刀形滑靴11的近侧部13，即它可以在任一方向上移动。该销20被固定在该支架17的中央。
美国专利No.5647811显示出一个将张紧装置和臂整合在一起的链条张紧装置。该专利中的液压式张紧装置为压力供应型。
由于空间有限、功能性或许多其它原因，上述普通的张紧装置如块形张紧装置(图1)和刀形张紧装置(图2)不能应用于某些场合。因此，本领域需要可以克服先前技术缺点的改进型张紧装置。
发明内容
本发明包括一液压式张紧装置，它用于将张力施加至没有外部液体压力供应的一链条。该液压式张紧装置包括一活塞组件，所述活塞组件包含一空腔活塞和该活塞周围的一活塞孔。该活塞组件的一端浸没在液体中。一个用于控制液体进入活塞入口的入口止回阀位于液面下。在该活塞组件的与该入口止回阀相对的那一端上的一个出口止回阀控制液体从活塞中流出。一止回机构连接在该活塞上，以使该活塞伸出但收缩不超过一内含回撤量。利用在此回撤量范围内所允许的运动，该张紧装置起到自起动泵的作用。
附图说明
图1表示如现有技术所述的一块形张紧装置。
图2表示如现有技术所述的一刀形张紧装置。
图3表示本发明中的一液压式张紧装置。
图4表示图3所示张紧臂的放大图。
图5表示图3所示张紧臂的另一放大图。
图6表示本发明的液压式张紧装置的一优选实施例。
图7表示图6的伞形止回阀的放大图。
图8表示本发明液压式张紧装置的另一优选实施例。
具体实施方式
在某些不能使用图1、2的现有技术的张紧装置的应用场合中，加入一包含压向一固定目标的弹簧加载活塞的张紧臂就可以满足这些用途。然而，弹簧加载活塞的局限性是，克服链条负荷峰值并保持链条控制的弹力会造成链条过度磨损。
现在参考图3-图5，示出了本发明的一优选实施例。一功率传输装置30包括运行在两个链轮39、40之间的一链条36或皮带(未示出)。一个外壳38最好围绕该装置并且也担当一活塞31的支座33，它最好承受弹簧力。安装在一枢轴35上的一张紧臂32的链条滑动面37压住该链条36以保持张力。
该张紧臂32有一第一侧60和与之隔开的一第二侧61。一第一端62布置在第一侧60与第二侧61之间。一第二端63布置在第一侧60与第二侧61之间且与第一端62隔开。第一端62和第二端6 3最好与第一侧和第二侧相连接。第二侧61提供了与待拉紧链条36接触的链条滑动面37。第二侧61最好成弧形以提供适当的链条移动面。当然，本领域的技术人员可以这样理解，即第二侧61可以具有任何由制造所决定的和用户所优先考虑的形状。
该张紧臂32可以由符合所有结构、环境、磨损和耐用性标准的任何材料制成。最好是使用材料如钢、铝和塑料以及复合物如玻璃填充尼龙。
一张紧臂32的链条滑动面37可以由任何经久耐磨的材料制成。可以使用具有较高耐磨性和耐用性的合成材料如尼龙。尤其是，尼龙6/6是一种可在市场上买到的材料。或者，该链条滑动面可以由PEEK(聚醚醚酮)制成，它也有较高的耐磨性和耐用性。本领域的普通技术人员将能够从这些或其它许多适合的材料中选择一种。
该液压式张紧装置41包括活塞31，该活塞31将力施加至该张紧臂32上。在一优选实施例中，该张紧装置41被整合到该张紧臂32内，这样做是为了获得更好的封装性能。该张紧装置从该张紧臂32起延伸。按钮或活塞47底端与与一固定支座33接触。此接触强制该臂32远离该支座33并进入链条路径中，从而产生张力。
连接在该活塞31上的一止回机构保证该活塞31伸出但收缩不超过一个内含回撤量55。止回机构拉紧松弛的磨损链以防止链轮齿跳出。在一优选实施例中，该止回机构为一棘轮传动装置，而本领域的技术人员可认识到，在本发明内容范围内，其它止回机构如一凸轮、滚动楔或斯普雷格(sprague制动)机械装置或杆和钩板装置都是可行的。该棘轮齿46位于该活塞31一侧并啮合一棘爪45上的棘轮齿(参见图4)。一弹簧44最好位于该棘爪45内以保持该棘爪45与棘轮齿46的啮合。该棘爪45沿弹簧44轴线移入和移出。该棘爪45的运动被限制为允许该活塞31伸出但收缩不超过内含回撤量55。该棘爪45防止了由于链条最大负荷或不足的液体压力而引起的过度的链条运动。
将上述概念在运用在油浴链条润滑的应用中，允许该张力调整式活塞31的一端浸没在液槽中。如图所示，液面34位于该活塞31的伸出部分上方。
给一入口止回阀52进料的一液体入口通道54位于该活塞31的浸没端内(参见图5)。一密封53确保只有少许或没有泄漏。如止回阀50和一出口通道56所示的一入口流量调节装置在该活塞插入室的另一端位于嵌件42内。该出口流量调节装置在该活塞伸出时防止空气进入，并且在该活塞收缩时允许受控的液体流出。只要该入口止回阀52浸没在液体中，或该入口止回阀52可以位于该嵌件42内且该出口流量调节装置50可以位于该活塞31内即可。一密封64确保只有少许或没有泄漏。
止回机构中的内含回撤量与该活塞中的入口止回阀和出口流量调节装置相结合，允许该张紧装置担当一自起动(清洗)泵，而不需要外部液体压力供应。如果该出口通道56被进一步限制有一出口51或弯曲路径58等，则液压式张紧装置的作用将受到抑制。在某些应用中，弯曲路径58只能用作出口流量调节。
一定位环43最好位于该嵌件42的一侧以在该活塞31伸出时接纳该棘爪45和一弹簧44。该棘爪45最好滑动连接至该张紧臂并且被该定位环43所容纳。在一优选实施例中，最好在为U形的一通道内引导该棘爪45。棘爪45在该通道内上、下滑动。
在本发明的一个例子中，如图6、7所示，该入口止回阀为一伞形止回阀60。该伞状止回阀60包括一裙部63、一杆64和一阀座65。在此实例中，该出口流量调节装置最好为一卸压阀61。该卸压阀61在该活塞31内的压力较高时允许液体离开该活塞31，因此，允许该活塞收缩以响应该链条张力的快速增大。在另一例子中，如图8所示，该入口止回阀和出口流量调节装置都为球形止回阀66。
因此，应该理解为，这里描述的本发明的实施例只用以图解说明本发明的应用原理。这里关于所图解说明的实施例细节的参考不预计用以限制权利要求的范围，所述权利要求本身列举了那些被看作是本发明本质的特征。

Claims (17)

1、一种无需外部液压供应地将张力施加至一链条上的液压式张紧装置，它包括：
a)一活塞组件，它包括：
i)一活塞(31)，它有一空腔和围绕该活塞(31)的一活塞孔(42)；
ii)一入口止回阀(52)，用于控制液体进入该活塞，在该活塞组件的一端浸没在液体中时，该入口止回阀位于液面下；及
iii)一出口流量调节装置(50)，用于在该活塞伸出时防止空气进入并且在该活塞收缩时允许受控液体流出，它位于与该入口止回阀(52)相对的该活塞组件一端上；及
b)一止回机构，它连接在该活塞(31)上以使该活塞(31)伸出但收缩不超过一内含回撤量(55)；以如下方式利用在内含回撤量范围内所允许的运动，即该张紧装置起到自起动泵的作用。
2、如权利要求1所述的张紧装置，其中，该止回机构包括：
a)多个沿该活塞(31)长度方向形成的棘齿(46)；及
b)一邻近该活塞(31)布置的棘爪(45)，其中该棘爪(45)包括许多棘齿，所述棘齿与该活塞(31)上的棘齿(46)啮合。
3、如权利要求1所述的张紧装置，进一步包括从活塞(31)内至活塞(31)外的一入口通道(54)，其中，该入口通道(54)连接至该入口止回阀。
4、如权利要求1所述的张紧装置，进一步包括从活塞(31)内至该活塞(31)外的一出口通道(56)，其中，该出口通道(56)连接至该出口流量调节装置。
5、权利要求4所述的张紧装置，其中，该出口通道(56)被成形为该张紧装置起到具有减震功能液压式张紧装置。
6、如权利要求4所述的张紧装置，其中，该出口流量调节装置进一步包括限制该出口通道的一节流孔(51)。
7、如权利要求1所述的张紧装置，其中，该出口流量调节装置包括限制该出口通道的一弯曲路径。
8、如权利要求1所述的张紧装置，其中，该出口流量调节装置包括一止回阀。
9、如权利要求1所述的张紧装置，其中，该出口流量调节装置包括一卸压阀。
10、如权利要求1所述的张紧装置，进一步包括一张紧臂(32)，它有一个接触一待拉紧链条(36)的链条侧(37)，其中，该液压式张紧装置布置在该张紧臂内。
11、如权利要求8所述的张紧装置，进一步包括一固定支座(33)，它接触该活塞(31)的一伸展端以将该张紧臂(32)推离该固定支座(33)并进入链条(33)的一路径内。
12、如权利要求1所述的张紧装置，其中，该入口止回阀(52)位于该活塞(31)内并且该出口流量调节装置(50)位于该活塞孔(42)内。
13、如权利要求1所述的张紧装置，其中，该入口止回阀(52)位于该活塞孔(42)内并且该出口流量调节装置(50)位于该活塞(31)内。
14、如权利要求1所述的张紧装置，其中，该入口止回阀(52)为一伞形止回阀(60)。
15、如权利要求1所述的张紧装置，其中，该出口流量调节装置(50)为一卸压阀(61)。
16、如权利要求1所述的张紧装置，其中，该入口止回阀(52)为一球形止回阀(66)。
17、如权利要求1所述的张紧装置，其中，该出口流量调节装置(50)包括一球形止回阀(66)。
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