CN208858877U - 一种用于混合动力汽车的双液压自动张紧器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于混合动力汽车的双液压自动张紧器，包括圆弧形缸体，所述缸体内彼此隔离地镜像设置有两个左右对称的圆弧形空腔，每个空腔内均滑动配合的设置有呈圆弧形的空心活塞，所述空心活塞的一端连接有弧形活塞杆，另一端通过螺旋弹簧抵接在将两个空腔隔开的缸体隔离部内壁上，所述空心活塞的中心孔内设置有单向阀，边缘处贯穿设置有若干阻尼孔；所述空腔的出口处设置有同时与所述活塞杆与缸体内壁密封配合且具单边滑动功能的双环密封装置，所述活塞杆的自由端转动连接张紧器带轮。本实用新型采用圆弧形双液压自动张紧器保证带张力在不同驱动模式的张力需求，结构紧凑，且相对于摩擦式自动张紧器，不存在磨损的问题，使用寿命长。

Description

一种用于混合动力汽车的双液压自动张紧器

技术领域

本实用新型涉及一种安装在有可反转发电机，或启动电机/发电机的内燃机上的传送皮带驱动系统，具体是一种用于混合动力汽车的双液压自动张紧器。

背景技术

自动张紧器作为发动机前端附件驱动系统中重要组成部分，其主要作用是维持自动张紧器两端带段张力的稳定，增加附件轮的包角，补偿皮带由于张力或磨损引起的变化和衰减由于发动机转速波动导致的张紧臂的摆动，从而避免皮带产生打滑、噪声和振动，提高系统的传动水平，保证系统的正常工作。目前现有的自动张紧器主要分为两种，摩擦式和液压式。摩擦式自动张紧器依靠阻尼件与相接触的表面的相对滑动产生阻尼，摩擦式的张紧器需要较大的安装空间，同时阻尼件会随着工作时间而磨损，进而导致阻尼衰减，进而失去功效。液压式自动张紧器则是通过反复压缩内部的油液通过阻尼孔来产生阻尼，将往复运动的能量转化为油液的热能，阻尼的大小可以通过阻尼孔的大小和数量来调节，阻尼效果基本上不会随着使用时间的长而衰减，且工作状态稳定可靠。

为了实现节能减排的目标，汽车发动机自动启停功能逐渐普及。具有自动启停功能的汽车，当车辆处于停止状态时，发动机将暂停工作，以节省燃油；当松开制动踏板后，发动机将再次启动，为了实现发动机的快速启动，在发动机附件驱动系统中使用一体化启动/发电机部件，与传统的发动机前端附件驱动相比，含有一体化启动/发电机部件的发动机前端附件驱动系统需要两个张紧器对皮带进行张紧。

在专利DE19926615A1（公布于2000年12月14日）中描述了一种有用于牵引力的张紧装置，含有两个张紧轮，其中两个张紧轮的张紧臂的摆动轴线与驱动带轮的驱动轴重合。该张紧装置含有一个用于支撑驱动带轮轴承轴的法兰外壳。这种包含驱动轴的装置的缺点有两部分，驱动带轮的轴承轴必须由法兰外壳支撑，以及该设计要求整体轴向长度的显著增加。

在专利CN104235293 A所述的液压式阻尼自动张紧器为目前使用较广的液压式张紧器，该结构通过设置的筒体将张紧器分为内外腔室，油液在张紧器压缩和伸张的过程中经柱塞和筒体之间的缝隙或单向阀反复流动于内外两个腔室产生阻尼，由于采用内外腔室，该结构的自动张紧器径向尺寸较大，而且油液从柱塞和筒体的缝隙流出时，可能会因为压力不均匀造成柱塞的偏心，影响张紧器的使用寿命。

在上述提到的已知的解决方案实施例中，为了使皮带有足够大的张力和支承，采用的是两个独立张紧器，但是在有限的发动机前端空间内布置两个张紧器较为困难，同时采用的是摩擦式自动张紧器，阻尼会随着使用时间而衰减。在前端附件系统工况剧烈变化时，已经降低的阻尼不足以衰减同样大小的系统振动，因此系统波动加剧，张紧臂摆角加大。大的张紧臂摆角导致阻尼件磨耗加剧，阻尼因此更快降低，系统响应更差，形成一个恶性循环。同时，张紧臂摆角剧烈变化可能导致异响、张紧臂撞击限位块和张紧器过早失效等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决混合动力汽车发动机前端空间布局紧张，难以安装两个独立张紧器，以及克服了摩擦式自动张紧器阻尼衰减的问题，能为发动机前端附件驱动系统提供持续的张力和所需的阻尼，使用寿命长。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于混合动力汽车的双液压自动张紧器，包括：圆弧形的缸体，所述缸体内彼此隔离地镜像设置有两个左右对称的圆弧形空腔，每个空腔内均滑动配合的设置有呈圆弧形的空心活塞，所述空心活塞的一端连接有延伸至空腔外的弧形活塞杆，另一端通过螺旋弹簧抵接在将两个空腔隔开的缸体隔离部内壁上，所述空心活塞的中心孔内设置有单向阀，边缘处贯穿设置有若干阻尼孔；所述空腔的出口处设置有同时与所述活塞杆与缸体内壁密封配合且具单边滑动功能的双环密封装置；所述空心活塞两端的空腔内均填充有液压油；所述活塞杆延伸至空腔外的自由端转动连接有张紧器带轮。

作为优选，所述的单向阀包括单向阀阀体、设在所述单向阀阀体内的单向阀钢球、弹簧，其设置方向仅能使液压油由空心活塞的有杆端流向无杆端。

作为优选，所述空心活塞的有杆端居中设置有连通所述单向阀的V形油液通道。

作为优选，所述的双环密封装置包括外侧环形密封圈、内侧环形密封圈、连接于所述外侧环形密封圈和内侧环形密封圈之间的弹簧，所述外侧环形密封圈的内孔与活塞杆往复密封配合，外周壁位置固定地嵌固在所述缸体内壁上的定位槽内，所述内侧环形密封圈的内孔与活塞杆往复密封配合，外周壁与所述缸体内壁往复密封配合，所述的双环密封装置不仅起到密封的作用，还能弥补由于活塞运动造成的容积差。

进一步地，所述活塞杆延伸至空腔外的自由端设置有活塞杆大端，所述的活塞杆大端通过螺栓与张紧器带轮转动连接。

作为优选，所述空腔的出口处还设置有一端与所述空腔过盈配合的中空的密封缓冲块，所述密封缓冲块的中心孔与活塞杆往复密封配合，起到第三层密封的作用。

作为优选，所述密封缓冲块的另一端设置有与所述活塞杆大端的相对面相匹配的弧面，可有效的避免支撑带轮的所述活塞杆大端与缸体的直接碰撞接触。

作为优选，所述阻尼孔的直径为0.8-1.2mm。

作为优选，所述缸体通过安装支架固定在启动电机/发电机的前端。

作为优选，所述的阻尼孔围绕所述活塞杆对称分布，且所述阻尼孔的数量和直径大小与实际所需阻尼相匹配。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本张紧器采用双液压结构可为含有一体化启动/发电机部件的前端附件驱动系统提供持续的张力和所需的阻尼，阻尼基本上不会随使用时间衰减，维持带段张力恒定，避免打滑和产生噪音，提高张紧器使用寿命，同时该结构紧凑便于安装。

附图说明

图1是典型的混合动力汽车前端皮带传动系统布局图；

图2是图1所示装置在发电机模式下的传动功能；

图3是图1所示装置在启动电机模式下的传动功能；

图4是本实用新型实施例的自动张紧的结构示意图；

图5是本实用新型实施例的单向阀和阻尼孔的放大图；

图6是本实用新型实施例的单向阀关闭时工作原理图；

图7是本实用新型实施例的单向阀开启时工作原理图；

图8是本实用新型实施例的第一双环密封装置的局部放大图；

图9是本实用新型实施例的活塞杆速度与阻尼孔直径和数量关系图。

附图标注说明：0-前端附件驱动系统，1-曲轴带轮，2-皮带，3-被驱动惰轮，4-空调压缩机，5-水泵，6-启动电机/发电机带轮，7-第一张紧器带轮，8-第二张紧器带轮，9-安装支架，10-第一螺栓、11-第二螺栓，12-第一活塞杆大端、13-第二活塞杆大端，14-第一密封缓冲块、15-第二密封缓冲块，16-第一双环密封装置、17-第二双环密封装置，16a-外侧环形密封圈，16b-内侧环形密封圈，16c-弹簧，18-第一活塞杆、19-第二活塞杆，20-第一活塞杆腔、21-第二活塞杆腔，22-第一油液通道、23-第二油液通道，24第一空心活塞、25-第二空心活塞，26第一阻尼孔、27-第二阻尼孔，28-第一单向阀、28a-第一单向阀钢球，28b-第一弹簧，28c-第一单向阀阀体，29-第二单向阀，29a-第二单向阀钢球，29b-第二弹簧，29c-第二单向阀阀体，30-第一螺旋弹簧、31-第二螺旋弹簧，32-第一螺旋弹簧腔、33-第二螺旋弹簧腔，34-液压油，35-缸体，A-第一张紧器，B-第二张紧器。

具体实施方式

为了更好地理解本实用新型，下面结合附图对本实用新型的实施例做进一步详细说明。

图1示出了一个典型的前端附件驱动（FEAD）系统0使用皮带2连接曲轴带轮1，被驱动惰轮3，空调压缩机4，水泵5，启动电机/发电机带轮6，第一张紧器带轮7和第二张紧器带轮8。

图2是发电机模式。当工作在发电机模式，第一张紧器带轮7被皮带紧边张力强迫到达密封缓冲块位置或某一平衡位置成为一个固定惰轮，第二张紧器B将会作为一个自动张紧器工作。

图3是启动电机模式：当工作在启动电机模式，第二张紧器带轮8被皮带紧边张力强迫到达密封缓冲块位置或某一平衡位置成为一个固定惰轮，第一张紧器A将会作为一个自动张紧器工作。

如图4所示，一种用于混合动力汽车的双液压自动张紧器，包括圆弧形的缸体35、第一螺旋弹簧30、第二螺旋弹簧31、液压油34、第一空心活塞24、第二空心活塞25、第一双环密封装置16、第二双环密封装置17、第一密封缓冲块14、第二密封缓冲块15、第一张紧器带轮7、第二张紧器带轮8，安装支架9被安装在启动电机/发电机的前端，缸体35固定在安装支架9上，所述缸体35为圆弧形，缸体35在中间处被一分为二，左边即为第一张紧器A，右边即为第二张紧器B，第一活塞杆18和第二活塞杆19的一端伸出缸体35，其末端分别为类似椭圆形的第一活塞杆大端12、第二活塞杆大端13，用于支撑带轮，所述第一张紧器带轮7和第二张紧器带轮8通过第一螺栓10和第二螺栓11分别固定在第一活塞杆大端12、第二活塞杆大端13上，所述第一活塞杆18和第二活塞杆19的另一端沿着弧形的缸体35的圆弧形空腔依次穿过第一密封缓冲块14、第二密封缓冲块15、第一双环密封装置16、第二双环密封装置17后连接第一空心活塞24、第二空心活塞25，第一空心活塞24、第二空心活塞25将左右腔体分为第一螺旋弹簧腔32、第二螺旋弹簧腔33、第一活塞杆腔20、第二活塞杆腔21，所述第一空心活塞24、第二空心活塞25中心孔上设有结构相同的第一单向阀28、第二单向阀29，所述第一空心活塞24、第二空心活塞25的有杆端分别居中设置有连通对应单向阀的V形第一油液通道22、第二油液通道23。其中，所述第一单向阀28主要第一单向阀钢球28a、第一弹簧28b、第一单向阀阀体28c组成，所述第二单向阀29主要由第二单向阀钢球29a、第二弹簧29b、第二单向阀阀体29c组成，同时第一空心活塞24、第二空心活塞25上分别设有若干个绕着活塞杆对称布置的第一阻尼孔26、第二阻尼孔27，用于产生阻尼，具体如图5所示。当各螺旋弹簧伸张的时候所述液压油34可通过所述单向阀和油液通道由螺旋弹簧腔进入活塞杆腔，第一螺旋弹簧30、第二螺旋弹簧31分别受压的安装在第一空心活塞24、第二空心活塞25和缸体35隔离部内壁之间。

如图8所示是第一双环密封装置16的放大图，所述的第一双环密封装置16包括外侧环形密封圈16a、内侧环形密封圈16b、连接于所述外侧环形密封圈16a和内侧环形密封圈16b之间的弹簧16c，所述外侧环形密封圈16a的内孔与第一活塞杆18往复密封配合，外周壁位置固定地嵌固在所述缸体35内壁上的定位槽内，限制所述外侧环形密封圈16a的运动，所述内侧环形密封圈16b的内孔与第一活塞杆18往复密封配合，外周壁与所述缸体35内壁往复密封配合，在受力时，所述内侧环形密封圈16b可沿着缸体35内壁滑动，所述外侧环形密封圈16a和内侧环形密封圈16b通过弹簧16c连接，该结构的目的在于为了能够弥补当第一螺旋弹簧腔32的液压油进入第一活塞杆腔20时由于第一活塞杆18的存在导致第一活塞杆腔20的容积不足以容纳从第一螺旋弹簧腔32进入到第一活塞杆腔20的液压油，以第一双环密封装置16为例，具体的工作过程为：当第一螺旋弹簧腔32的液压油34进入到第一活塞杆腔20时，由于第一活塞杆18的存在，第一活塞杆腔20的容积不足以容纳第一螺旋弹簧腔32进入到第一活塞杆腔20的液压油34，在第一活塞杆腔20液压油压力的作用下挤压所述内侧环形密封圈16b，使所述内侧环形密封圈16b沿着缸体35内腔绕圆弧形缸体35的圆心逆时针旋转，增大第一活塞杆腔20的容积来容纳由第一螺旋弹簧腔32进入第一活塞杆腔20的液压油34，而当液压油34从第一活塞腔20进入到第一螺旋弹簧腔32时，第一活塞杆腔20的压力减小，在弹簧16c的作用下，使所述内侧环形密封圈16b沿着缸体35内腔绕圆弧形缸体35的圆心顺时针旋转，重新达到一个平衡的位置。所述第二双环密封装置17的结构和作用与所述第一双环密封装置16相似，在此不再赘述。

如图8所示，所述第一密封缓冲块14为中空结构，其一端与缸体35的所述空腔的出口处过盈配合，起到第三层密封的作用，能够很好的防止缸体内液压油的溢出，所述第一密封缓冲块14的另一端为弧面，该弧面与所述第一活塞杆大端12的相对面形状相同，可有效的避免活塞杆支撑带轮端与缸体的直接接触，起到缓冲的作用，所述第一密封缓冲块14的中心孔与第一活塞杆18往复密封配合。所述第二密封缓冲块15的结构和作用与所述第一密封缓冲块14相似，在此不再赘述。

如图9所示是在不同阻尼孔数的情况下，活塞杆速度v随阻尼孔直径d变化对应关系曲线，可以看出，活塞杆速度v随阻尼孔直径d增大而增大，且d越大，v的增幅越大，所以在实际设计时，为了获得很好的阻尼效果，d需要非常小，本实施例为1mm。在阻尼孔直径一定时，活塞杆的速度随阻尼孔数量的增加而减小。所以所述双液压自动张紧器的阻尼可以根据实际需要对阻尼孔的数量和直径进行调整，以适应不同的工况。

本实施例提供的所述双液压自动张紧器其具体的工作过程为：

当处于发电机模式时，第一张紧器带轮7受到皮带2的的挤压，第一活塞杆18推着第一空心活塞24沿圆弧形空腔顺时针旋转，使第一螺旋弹簧30压缩，此时第一螺旋弹簧腔32的压力升高，使液压油34作用在第一单向阀28上，使第一单向阀28关闭，第一螺旋弹簧腔32的液压油34只能通过第一阻尼孔26进入到第一活塞杆腔20，如图6中所示，箭头所示为液压油流向，液压油通过第一阻尼孔26时会产生阻尼，减缓第一活塞杆18的运动速度，把第一活塞杆18的运动转化为液压油的热能，从而对张紧器的振动进行衰减，消耗皮带引起的抖动，而第二张紧器B的那一边由紧边变为松边，作用在第二张紧器带轮8上的皮带张力减小，第二螺旋弹簧31伸张，在第二螺旋弹簧31的作用下，第二活塞杆19沿着圆弧形空腔快速顺时针旋转，使第二张紧器带轮8能够紧贴皮带，提供张力，避免皮带打滑。此时第二螺旋弹簧腔33的液压油34压力小于第二活塞杆腔21的液压油压力，即在第二活塞杆腔21中的液压油作用在第二单向阀钢球29a的压力大于第二弹簧29b和第二螺旋弹簧腔33中液压油作用在第二单向阀钢球29a上的压力，使第二弹簧29b压缩，第二单向阀29开启，液压油34通过第二油液通道23和第二单向阀29流回第二螺旋弹簧腔33，具体如图7所示，箭头所示为液压油流向。而当处于启动电机模式时，第一张紧器A的那一边由紧边变为松边，作用在第一张紧器带轮7上的张力减小，在第一螺旋弹簧30的作用下，第一活塞杆18沿着逆时针方向快速伸出，使第一张紧器带轮7与皮带紧贴，避免皮带打滑，此时第一螺旋弹簧腔32的液压油34的压力小于第一活塞杆腔20的压力，第一单向阀28开启，液压油34从第一活塞杆腔20通过第一油液通道22和第一单向阀28进入到第一螺旋弹簧腔32，而第二张紧器B的那一边由松边变为紧边，作用在第二张紧器带轮8上的张力增大，第二活塞杆19沿逆时针方向运动，第二活塞25压缩第二螺旋弹簧31，第二螺旋弹簧腔33的液压油34压力大于第二活塞杆腔21的压力，第二单向阀29关闭，第二螺旋弹簧腔33的液压油34只能通过第二阻尼孔27进入到第二活塞杆腔21内，液压油34经过第二阻尼孔27，产生摩擦，衰减由于皮带抖动引起的张紧器摆动，将振动转化为液压油的热能。

以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，并非对本实用新型作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (10)

1.一种用于混合动力汽车的双液压自动张紧器，其特征在于，包括：圆弧形的缸体(35)，所述缸体(35)内彼此隔离地镜像设置有两个左右对称的圆弧形空腔，每个空腔内均滑动配合的设置有呈圆弧形的空心活塞，所述空心活塞的一端连接有延伸至空腔外的弧形活塞杆，另一端通过螺旋弹簧抵接在将两个空腔隔开的缸体 (35)隔离部内壁上，所述空心活塞的中心孔内设置有单向阀，边缘处贯穿设置有若干阻尼孔；所述空腔的出口处设置有同时与所述活塞杆与缸体(35)内壁密封配合且具单边滑动功能的双环密封装置；所述空心活塞两端的空腔内均填充有液压油(34)；所述活塞杆延伸至空腔外的自由端转动连接有张紧器带轮。

2.根据权利要求1所述的双液压自动张紧器，其特征在于，所述的单向阀包括单向阀阀体、设在所述单向阀阀体内的单向阀钢球、弹簧，其设置方向仅能使液压油由空心活塞的有杆端流向无杆端。

3.根据权利要求1或2所述的双液压自动张紧器，其特征在于，所述空心活塞的有杆端居中设置有连通所述单向阀的V形油液通道。

4.根据权利要求1所述的双液压自动张紧器，其特征在于，所述的双环密封装置包括外侧环形密封圈、内侧环形密封圈、连接于所述外侧环形密封圈和内侧环形密封圈之间的弹簧，所述外侧环形密封圈的内孔与活塞杆往复密封配合，外周壁位置固定地嵌固在所述缸体(35)内壁上的定位槽内，所述内侧环形密封圈的内孔与活塞杆往复密封配合，外周壁与所述缸体(35)内壁往复密封配合。

5.根据权利要求1所述的双液压自动张紧器，其特征在于，所述活塞杆延伸至空腔外的自由端设置有活塞杆大端，所述的活塞杆大端通过螺栓与张紧器带轮转动连接。

6.根据权利要求5所述的双液压自动张紧器，其特征在于，所述空腔的出口处还设置有一端与所述空腔过盈配合的中空的密封缓冲块，所述密封缓冲块的中心孔与活塞杆往复密封配合。

7.根据权利要求6所述的双液压自动张紧器，其特征在于，所述密封缓冲块的另一端设置有与所述活塞杆大端的相对面相匹配的弧面。

8.根据权利要求1所述的双液压自动张紧器，其特征在于，所述阻尼孔的直径为0.8-1.2mm。

9.根据权利要求1所述的双液压自动张紧器，其特征在于，所述缸体(35)通过安装支架(9)固定在启动电机/发电机的前端。

10.根据权利要求1所述的双液压自动张紧器，其特征在于，所述的阻尼孔围绕所述活塞杆对称分布，且所述阻尼孔的数量和直径大小与实际所需阻尼相匹配。