带有用于解除激活的棘齿的链条或皮带张紧器的制作方法

发明背景

发明领域

本发明属于张紧器领域。更具体地讲，本发明属于带有用于解除激活的棘齿的链条或皮带张紧器。

相关技术的说明

在链条和皮带张紧器中，通过弹簧或弹簧加上液压压力来迫使活塞离开其壳体。对张紧器添加止回阀，添加在加压流体源与形成于壳体与活塞之间的孔中的流体腔室之间，以便防止自该流体腔室中离开的液压流体的回流。穿过活塞与该孔之间的间隙的泄露速率允许活塞在补充流体减少或中止时而缩回。当泄露速率增大时，活塞缩回的阻力减小，并且当泄露速率减小时，活塞缩回的阻力增大。当存在链条负载尖峰或流体压力损失时，出现柱塞缩回，并且如果柱塞缩回过度，则出现链条控制损失、发动机时间损失或其他不希望的效应。因此，令人希望的是对活塞缩回量进行限制。

通过改变流体泄露率来对一个系统的张紧器进行调谐的这种常规实践偶尔导致所希望的正常状态活塞缩回，这个正常状态活塞缩回超过了在启动或者发动机运行和停机过程中所希望的缩回。对张紧器进行调谐以适当控制系统动力学还可能导致过度的活塞伸出或顶起（pump-up）现象，这可能造成高链条负荷或活塞束缚。这经常导致张紧器调谐低于为了防止活塞伸出超过可容许的极限值所规定的最佳值。

发明概述

在一个实施例中，张紧器包括被可滑动地接纳在一个活塞孔中的一个活塞，该活塞孔具有在外部圆周上形成的多个凹槽，该活塞与该活塞孔形成第一压力室。该张紧器使用一个机构来使滑动棘爪或可膨胀夹子与活塞上的这些凹槽脱离接合，这样使得活塞可以朝向壳体移动并且在发动机停机过程中第一压力室内的流体压力减小时降低链条负载，但没有降低到在发动机重新启动过程中使得链条不受控制。该机构可以是例如与该可膨胀夹子相接合的一个流体偏置的阀柱式活塞（spool piston）、或是与滑动棘爪相接合的一个棘爪活塞。

在另一个实施例中，张紧器包括被可滑动地接纳在一个活塞孔中的一个活塞，该活塞孔具有在外部圆周上形成的多个凹槽，该活塞与该活塞孔形成第一压力室。

当被供应至与该阀柱式活塞弹簧相反的压力室的流体的压力的力大于该阀柱式活塞弹簧时，第二阀柱式活塞肩台与可收缩的开口弹簧圈的支腿脱离接合，从而该可收缩的开口弹簧圈的环形本体膨胀、使得该可收缩的开口弹簧圈的环形本体与活塞外部圆周上的这些凹槽脱离接合，这样使得活塞可以朝向壳体移动并且在发动机停机过程中在第一压力室内的流体压力减小时降低链条负载。

附图简要说明

图1示出了第一实施例的张紧器的等距视图。

图2示出了第一实施例的分解的等距视图。

图3示出了剖开的等距视图，以示出与第一实施例的张紧器的活塞相接合的棘齿。

图4示出了另一个剖开的等距视图，以示出与第一实施例的张紧器的活塞相接合的棘齿。

图5示出了第二实施例的张紧器的等距视图。

图6示出了第二实施例的分解的等距视图。

图7示出了剖开的等距视图，以示出与第二实施例的张紧器的活塞相接合的棘齿。

图8示出了剖开的等距视图，以示出与第二实施例的张紧器的活塞脱离接合的棘齿。

图9示出了剖开的等距视图，以示出与第三实施例的张紧器的活塞相接合的棘齿。

图10示出了剖开的等距视图，以示出与第三实施例的张紧器的活塞脱离接合的棘齿。

图11示出了另一个剖开的等距视图，以示出与第三实施例的张紧器的活塞相接合的棘齿。

发明的详细说明

本发明的张紧器系统包括一个张紧器2（在下文中更详细地描述），该张紧器用于在内燃发动机中使用的闭环链条驱动系统。它可以被用于传动轴与至少一个凸轮轴之间的闭环动力传动系统上或者用在传动轴与一个平衡轴之间的平衡轴系统上。该张紧器系统还可以包括一个油泵并且与多个燃料泵驱动器一起使用。另外，本发明的张紧器系统也可以与皮带驱动器一起使用。

本发明的实施例被设计成用于在正常发动机运行条件的过程中，在张紧器的活塞缩回极限太受限制时使一个棘齿装置（例如，可膨胀开口弹簧圈或棘爪板）脱离接合。

图1至图4示出了第一实施例的张紧器2。张紧器2具有一个壳体22，该壳体带有连接到阀柱式活塞孔22b上的活塞孔22a。在活塞孔22a与阀柱式活塞孔22b之间存在一个壳体肩台22c。活塞孔22a可滑动地接纳活塞14。活塞14的外部圆周具有一系列凹槽16，每个凹槽围绕或跨过活塞14的外部圆周的至少一部分带有一个肩台16a和一个斜面16b。优选地，这些凹槽16中的至少一个凹槽充当止挡凹槽17来帮助防止活塞14从壳体22中弹出。活塞孔22a通过一个进口止回阀24而与第一供应源25处于流体连通。进口止回阀24允许流体从第一供应源25流入在活塞14与壳体22的活塞孔22a之间形成的第一压力室19中。

可膨胀开口弹簧圈6接合活塞14的凹槽16，该可膨胀开口弹簧圈具有与第一支腿6b和第二支腿6c相连接的可膨胀环形本体6a。可膨胀开口弹簧圈6具有自由状态和膨胀状态，在该自由状态下该环形本体6a与活塞14的该多个凹槽16相接合并且允许活塞14从壳体22向外的有限移动，并且在该膨胀状态下该环形本体6a是膨胀的并且与活塞14的该多个凹槽16脱离接合。当可膨胀开口弹簧圈6的可膨胀环形本体6a与这些凹槽16的肩台16a接合时，活塞14从壳体22向外的伸出受到限制。当可膨胀开口弹簧圈6的可膨胀环形本体6a与这些凹槽16的斜面16b接合时，可膨胀开口弹簧圈6允许活塞14从壳体22向外移动并且防止活塞14朝壳体22移动。

在活塞14中存在一个用于使活塞14从壳体22向外并且朝皮带或链条（未示出）偏置的活塞弹簧20。在活塞14与活塞弹簧20之间可以存在一个减容器18。

阀柱式活塞孔22b具有与第二供应源26处于流体连通的第一端。阀柱式活塞孔22b接纳阀柱式活塞8。阀柱式活塞8将来自第二供应源26的流体压力转换成导向力。在阀柱式活塞孔22b与阀柱式活塞8之间形成了第二压力室28。

阀柱式活塞8具有由第一阀柱式活塞肩台8b和第二阀柱式活塞肩台8c限定的长度为L的切口8a。在阀柱式活塞孔22b的第二端处的一个阀柱式活塞弹簧12使阀柱式活塞8朝向阀柱式活塞孔22b的第一端偏置。阀柱式活塞8的行程被一个充当止挡件的开口弹簧圈10限制在阀柱式活塞孔22b之内。

因此，在图3中，阀柱式活塞8在行程终点处于完全伸出的阀柱式活塞位置，其中阀柱式活塞8与开口弹簧圈10相接触。阀柱式活塞8可以行进的总行程距离用T表示。

可膨胀开口弹簧圈6的支腿6b、6c被接纳在阀柱式活塞8的切口8a内，并且第二支腿6c接合该壳体肩台22c。壳体肩台22c可以被固定至第二支腿6c上。可膨胀开口弹簧圈6与壳体肩台22c的接合在对第一支腿6b施力以使可膨胀开口弹簧圈6的环形本体6a膨胀并且使可膨胀开口弹簧圈6与活塞14的这些凹槽16脱离接合时防止可膨胀开口弹簧圈6旋转。

切口8a的长度L优选是足够长而能容纳可膨胀开口弹簧圈6的的支腿6b、6c而不对支腿6b、6c施加任何力，否则可能造成开口弹簧圈6的可膨胀本体6a膨胀并与活塞14上的凹槽16脱离接合。切口8a的长度L还具有足够长度以在组装过程中容纳可膨胀夹子6，因为可膨胀夹子6是处于其自由状态并且支腿6b、6c实际上分开更远，这是因为可膨胀夹子6尚未膨胀超过活塞14。

作为阀柱式活塞8的末端处的阀柱式活塞孔22b的与偏置弹簧12相反的部分，限定了第二压力室28。当向该第二压力室28供应流体时，流体的压力抵抗阀柱式活塞弹簧12的力使阀柱式活塞8偏置，从而使阀柱式活塞8移动离开第二供应源26，这样使得阀柱式活塞8的切口8a的第一阀柱式活塞肩台8b在可膨胀开口弹簧圈6的第一支腿6b上施加力并且通过这样做还通过壳体肩台22c在可膨胀开口弹簧圈的第二支腿6c上施加力。可膨胀夹子6的支腿6b、6c二者上的力从相反方向上致使环形本体6a膨胀并处于膨胀状态。可膨胀开口弹簧圈6的环形本体6a的膨胀使得环形本体6a与活塞14上的这些凹槽16脱离接合。

在可膨胀开口弹簧圈本体6a处于膨胀状态并与活塞14上的这些凹槽16脱离接合时，只要在第二压力室28中存在足够的压力，就不再阻止活塞14缩回或朝壳体22内移动。

这允许活塞14缩回并在发动机停机过程中流体压力减小时降低链条负载、但没有降低到在发动机重新启动过程中使得链条不受控制。这还允许活塞14伸出如正时驱动器为了控制高发动机速度下的驱动所要求的那样远、但在低发动机速度下返回至较低的伸出量，而仍防止发动机停机过程中的跳齿。活塞14的缩回受到可膨胀开口弹簧圈6的反冲量的限制。然而，应注意的是，当第二压力室28内的压力足以防止该弹簧将阀柱式活塞8朝阀柱式活塞孔22b的第一端偏置时，没有什么限制该活塞14的缩回。

当第二压力室28内的压力减小时，阀柱式活塞弹簧12使阀柱式活塞8朝第二流体供应源26偏置，从而去除了施加在可膨胀开口弹簧圈6的支腿6b、6c上的力并且允许开口弹簧圈6的可膨胀环形本体6a与活塞14的这些凹槽16相接合并且限制活塞14朝壳体22的移动。

一个锁销4可以将阀柱式活塞8锁定在位以便运输或组装，从而防止在这些过程中发生任何移动。

在一个实施例中，第一供应源25被连接至第二供应源26。在一个替代实施例中，第一供应源25和第二供应源26不是直接相连的。

虽然阀柱式活塞8被示出为接纳在壳体22b的一个径向延伸的孔中，但也可以使用阀柱式活塞8相对于活塞14和可膨胀开口弹簧圈6的其他构型和安排来对可膨胀开口弹簧圈6的支腿6b、6c施力，这样使得可膨胀开口弹簧圈6的环形本体6a不与活塞14的这些凹槽16相接合。

在另一个替代实施例中，阀柱式活塞弹簧12将使阀柱式活塞8偏置，从而使阀柱式活塞8的切口8a的第一阀柱式活塞肩台8b在可膨胀开口弹簧圈6的第一支腿6b上施加力并且通过这样做还通过壳体肩台22c在可膨胀开口弹簧圈的第二支腿6c上施加力。当从该张紧器的第一压力室19向第二压力室提供流体压力时，开口弹簧圈6的支腿6b、6c上的力将被去除。

图5至图8示出了本发明的第二实施例。应注意的是，为清楚起见，从图8中省略了棘爪活塞弹簧64。张紧器50具有一个壳体56，该壳体带有一个活塞孔56a，该活塞孔与一个棘爪孔56b以及一个活塞棘爪孔56c相连接。活塞孔56a可滑动地接纳活塞54。活塞54的外部圆周具有一系列凹槽55，每个凹槽围绕或者跨过活塞54的外部圆周的至少一部分带有一个肩台55a和一个斜面55b。优选地，这些凹槽55中的至少一个凹槽充当止挡凹槽53来帮助防止活塞54从壳体56中弹出。

活塞孔56a通过一个进口止回阀72而与第一供应源74处于流体连通。进口止回阀72允许流体从第一供应源74流入在活塞54与壳体56的活塞孔56a之间形成的第一压力室76中。

在活塞54中存在一个用于使活塞54从壳体56向外并且朝皮带或链条偏置的活塞弹簧70。在活塞54与活塞弹簧70之间可以存在一个减容器68。

棘爪孔56b接纳平坦的棘爪板58。平坦的棘爪板58具有第一端，该第一端带有至少一个齿58a以便与活塞54的外部圆周上的这些凹槽55相接合。平坦的棘爪板58的与第一端相反的第二端被一个棘爪弹簧62朝活塞54偏置、并且与活塞54的外部圆周上的这些凹槽55相接触。棘爪弹簧62优选是板弹簧。平坦的棘爪板58还具有沿着其长度形成的一个洞60。洞60优选是沿着平坦的棘爪板58的长度形成的，这样使得当如下文所述与一个棘爪活塞66相接合时，活塞54可以在活塞孔56a内移动而活塞54的这些凹槽56不与平坦的棘爪板58相接合。

活塞棘爪孔56c可滑动地接纳棘爪活塞66。棘爪活塞66将来自第二供应源78的流体压力转换成导向力。棘爪活塞66被一个棘爪活塞弹簧64朝向壳体56进行偏置。棘爪活塞66被来自第二流体供应源78的流体压力朝向壳体56进行偏置。

作为棘爪活塞66的末端处的活塞棘爪孔55c的与棘爪活塞弹簧64相反的部分，限定了第二压力室79。当第二压力室79内的流体的压力大于棘爪活塞弹簧64的力时，棘爪活塞66的末端接合平坦的棘爪板58的洞60并且防止平坦的棘爪板58的该至少一个齿58与活塞54的外部圆周上的这些凹槽56相接合。

在平坦的棘爪58的该至少一个齿58a与活塞54上的这些凹槽56脱离接合时，只要在第二压力室79中存在足够的压力，就不再阻止活塞54缩回。这允许活塞54缩回并在发动机停机过程中流体压力减小时降低链条负载、但没有降低到在发动机重新启动过程中使得链条不受控制。活塞54的缩回受到平坦的棘爪板58的量的限制。然而，应注意的是，当第二压力室79内的压力足以防止该弹簧将棘爪活塞64背离平坦的棘爪板58中的洞60偏置时，没有什么限制该活塞54的缩回。

当第二压力室79内的压力减小时，棘爪活塞弹簧64使棘爪活塞66朝壳体56偏置，棘爪活塞66与平坦的棘爪板58中的洞60脱离接合，从而允许棘爪弹簧62对平坦的棘爪板58的该至少一个齿58a进行偏置以接合活塞54的这些凹槽56、并且从而限制了活塞54朝壳体56的移动。

当组装该张紧器50时，一个盖52覆盖棘爪孔56b和活塞棘爪孔56c以防止平坦的棘爪孔58从壳体中被逐出并抵抗棘爪活塞66的力。

在一个实施例中，棘爪活塞66的、与平坦的棘爪板58中的洞60相接合的末端以及这个洞60自身可以是锥形的，但也可以使用其他形状来在棘爪活塞66与平坦的棘爪板58的洞60之间建立楔型接触。

在另一个实施例中，第一供应源74被连接至第二供应源78。在一个替代实施例中，第一供应源74和第二供应源78不是直接相连的。

图9至图11示出了本发明的第三实施例。张紧器2具有一个壳体22，该壳体带有与阀柱式活塞孔22b相连接的活塞孔22a。在活塞孔22a与阀柱式活塞孔22b之间存在一个壳体肩台122。活塞孔22a可滑动地接纳一个活塞14。活塞14的外部圆周具有一系列凹槽16，每个凹槽围绕或者跨过该活塞14的外部圆周的至少一部分带有一个肩台16a和一个斜面16b。优选地，这些凹槽16中的至少一个凹槽充当止挡凹槽17来帮助防止活塞14从壳体22中弹出。活塞孔22a通过进口止回阀24而与第一供应源25处于流体连通。进口止回阀24允许流体从第一供应源25流入在活塞14与壳体22的活塞孔22a之间形成的第一压力室19中。

可收缩的开口弹簧圈106接合该活塞14的凹槽16，该可收缩的开口弹簧圈具有连接至第一支腿106b和第二支腿106c上的可收缩环形本体106a。可收缩的开口弹簧圈106具有自由状态和非自由状态，在该自由状态下该环形本体106a是膨胀的并且与活塞14的该多个凹槽16脱离接合，并且在该非自由状态下该环形本体106a是收缩的并且与活塞14的该多个凹槽16相接合并且允许活塞14从壳体22向外的有限移动。应注意的是，这些状态与第一实施例的张紧器相反，在第一实施例中在自由状态下该开口弹簧圈与活塞14相接合并且在膨胀状态下与活塞14脱离接合。

当可收缩的开口弹簧圈106的可收缩环形本体106a与这些凹槽16的肩台16a接合时，活塞14从壳体22向外的伸出受到限制。当可收缩的开口弹簧圈106的可收缩环形本体106a与这些凹槽16的斜面16b接合时，可收缩的开口弹簧圈106允许活塞14从壳体22向外移动并且防止活塞14朝壳体22移动。

在活塞14中存在一个使得活塞14从壳体22向外并且朝皮带或链条（未示出）偏置的活塞弹簧20。在活塞14与活塞弹簧20之间可以存在一个减容器18。

阀柱式活塞孔22b具有与第二供应源26处于流体连通的第一端。阀柱式活塞孔22b接纳阀柱式活塞8。阀柱式活塞8将来自第二供应源26的流体压力转换成导向力。在阀柱式活塞孔22b与阀柱式活塞8之间形成了第二压力室28。

阀柱式活塞8具有由第一阀柱式活塞肩台8b和第二阀柱式活塞肩台8c限定的长度为L的切口8a。在阀柱式活塞孔22b的第二端处的一个阀柱式活塞弹簧12使阀柱式活塞8朝向阀柱式活塞孔22b的第一端偏置。阀柱式活塞8的行程被一个充当止挡件的开口弹簧圈10限制在阀柱式活塞孔22b之内。

因此，在图9中，阀柱式活塞8在行程终点处于完全伸出的阀柱式活塞位置，其中阀柱式活塞8与开口弹簧圈10相接触。阀柱式活塞8可以行进的总行程距离用T表示并且指示了在行程终点的不同位置。阀柱式活塞8的第二活塞肩台8c与可收缩夹子106的支腿106c脱离接合时阀柱式活塞8的位置（图10）到阀柱式活塞的第二活塞肩台8c与可收缩夹子106的支腿106c相接合时的位置（图9）。

可收缩的开口弹簧圈106的支腿106b、106c被接纳在阀柱式活塞8的切口8a内，并且第一支腿106b与壳体肩台122相接合。壳体肩台122可以固定至第一支腿106b上。可收缩的开口弹簧圈106与壳体肩台122的接合在对第二支腿106c施力以允许可收缩的开口弹簧圈106的环形本体106a收缩并使得可收缩的开口弹簧圈106与活塞14的这些凹槽16相接合时防止可收缩的开口弹簧圈106旋转。

切口8a的长度L优选地足够长而能容纳可收缩的开口弹簧圈106的的支腿106b、106c而不对支腿106b、106c施加任何力，否则可能造成开口弹簧圈106的可收缩本体106a与活塞14上的凹槽16相接合。切口8a的长度L还具有足够长度以在组装过程中容纳可收缩夹子106，因为可收缩夹子6是处于其自由状态并且支腿6b、6c实际上分开更远，这是因为可收缩夹子6尚未膨胀超过活塞14。

作为阀柱式活塞8的末端处的阀柱式活塞孔22b的与偏置弹簧12相反的部分，限定了第二压力室28。当对第二压力室28供应流体时，流体的压力抵抗阀柱式活塞弹簧12的力使阀柱式活塞8偏置，从而使阀柱式活塞8移动离开第二供应源26，这样使得第二阀柱式活塞肩台8c施加在可收缩的开口弹簧圈106的支腿106b、106c上的任何力被去除，如图10所示。在第二阀柱式活塞肩台8c施加在可收缩的开口弹簧圈106的支腿106b、106c上的力被去除时，环形本体106a膨胀并且处于自由状态。可收缩的开口弹簧圈106的环形本体106a的膨胀使得环形本体106a与活塞14上的这些凹槽16脱离接合。

在可收缩的开口弹簧圈本体106a处于自由状态并与活塞14上的这些凹槽16脱离接合时，只要在第二压力室28中存在足够的压力，就不再阻止活塞14缩回或朝壳体22内移动。

当第二压力室28内的压力减小时，阀柱式活塞弹簧12使阀柱式活塞8朝第二流体供应源26偏置，并且阀柱式活塞8的切口8a的第二活塞肩台8c在可收缩的开口弹簧圈106的第二支腿106c上施加力并且通过这样做还通过壳体肩台122在可收缩的开口弹簧圈的第一支腿106b上施加力。可收缩夹子106的支腿106b、106c二者上的力从相反方向上允许开口弹簧圈106的可收缩环形本体106a收缩并与活塞14的这些凹槽16相接合、并在发动机停机时限制活塞14朝壳体22移动。

阀柱式活塞8在阀柱式活塞8的第二活塞肩台8c与可收缩夹子106的支腿106c脱离接合的一个位置（图10）同阀柱式活塞的第二活塞肩台8c与可收缩夹子106的支腿106c相接合的一个位置（图9）之间的行程长度T允许活塞14缩回并在发动机停机过程中流体压力减小时降低链条负载、但没有降低到在发动机重新启动过程中使得链条不受控制。这还允许活塞14伸出如正时驱动器为了控制高发动机速度下的驱动所要求的那样远、但在低发动机速度下返回至较低的伸出量，而仍防止发动机停机过程中的跳齿。活塞14的缩回受到可收缩的开口弹簧圈106的反冲量的限制。然而，应注意的是，当第二压力室28内的压力足以防止该弹簧将阀柱式活塞8朝阀柱式活塞孔22b的第一端偏置时，没有什么限制活塞14的缩回。

一个锁销4（参见图1）可以将阀柱式活塞8锁定在位以便运输或组装，从而防止在这些过程中发生任何移动。

在一个实施例中，第一供应源25被连接至第二供应源26。在一个替代实施例中，第一供应源25和第二供应源26不是直接相连的。

虽然阀柱式活塞8被示出为接纳在壳体22b的一个径向延伸的孔中，但也可以使用阀柱式活塞8相对于活塞14和可膨胀开口弹簧圈6的其他构型和安排来对可收缩的开口弹簧圈106的支腿106b、106c施力，这样使得可收缩的开口弹簧圈106的环形本体6a与活塞14的这些凹槽16相接合。

应注意的是，虽然第一实施例示出的开口弹簧圈中支腿6b、6c是交叉的，但也可以使用与第三实施例中所示出的构型相类似的、支腿不交叉的夹子。同样，虽然在第三实施例中示出的是带有不交叉的支腿106b、106c的开口弹簧圈106，但可以使用支腿交叉的开口弹簧圈。

因此，应当理解在此说明的本发明的这些实施例仅仅是对本发明原理的应用的说明。在此提及的所说明的实施例的细节无意于限制权利要求的范围，这些权利要求本身引述了被认为对于本发明必不可少的那些特征。