CN101963215B - 链条张紧装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种链条张紧装置，能够以简单的构造降低制造成本，且不限制因链条张力过大而产生的柱塞向容纳方向的移动，防止柱塞的烧结并降低对链条的负担和噪声，且减小齿隙量，降低起动时的拍打声，并且可小型化，易于装配、拆卸及维护。在由设置在柱塞(120)的外周的多个凹凸槽(121)和容纳在张紧装置主体(110)的环形槽(115)中的C形环(130)构成棘轮机构的链条张紧装置(100)中，环形槽(115)的两侧壁形成为各自角度不同的倾斜面。

Description

链条张紧装置
技术领域
本发明涉及一种链条张紧装置，其柱塞可自由滑动地***具有一端开放的圆筒状的柱塞容纳孔的张紧装置主体中，并在突出方向上被施力从而适当地保持链条的张力。
背景技术
众所周知，以往在利用运行导靴对滚子链等传动链进行滑动引导的链条引导机构中，为了适当地保持张力而利用具有柱塞的链条张紧装置对具有运行导靴的张紧杆施力，上述滚子链环状悬挂环绕在分别设置于发动机室内的曲轴和凸轮轴上的链轮间，上述柱塞能够在加载力的作用下从固定的张紧装置主体向突出方向突出。
在上述链条张紧装置中，众所周知，通常作为施力单元，是通过向柱塞容纳孔供给液压油使液压阻尼器发挥作用来限制柱塞向容纳侧移动，但是由于在发动机起动时等供给液压油之前的期间不产生阻尼，因而柱塞会大幅后退而成为起动时产生拍打声的原因，因此利用设置于柱塞外周的多个凹凸槽和设置于张紧装置主体的卡合部件构成棘轮机构，来限制柱塞向容纳侧移动。
专利文献1：日本专利第3929680号公报(第4、5页、图1～图3)
但是，这种公知的链条张紧装置的棘轮机构，也限制了因发动机的温度变化等而产生的链条张力过大所导致的柱塞向容纳方向的移动，并存在柱塞烧结，或者链条持续在过大张力的状态下运行而增加对链条的负担和噪声的问题。
因此，虽然给棘轮机构设置了规定的齿隙量使其与假设的因链条张力过大而产生的柱塞向容纳方向移动的最大值匹配，但却存在该齿隙量越大则起动时降低拍打声的效果越差的问题。
此外，在设置于张紧装置主体的卡合部件由在张紧装置主体的外部具有突出部的凸轮机构构成的情况下，则构造复杂且张紧装置主体的外形会大型化，此外很难做成可装配或者拆卸的形状。
进而，根据各种使用条件必须设计特性不同的棘轮机构，但是必须对张紧装置整体按照与使用条件相应的特性进行设计，因此存在增加制造成本的问题。
发明内容
本发明是解决上述现有技术的问题所做的发明，即，本发明的目的在于提供一种链条张紧装置，能够以简单的构造降低制造成本，且不限制因链条张力过大而产生的柱塞向容纳方向的移动，并防止柱塞的烧结、降低对链条的负担和噪声，减小齿隙量降低起动时的拍打声，并且可小型化，且易于装配、拆卸及维护。
本发明的技术方案1是一种链条张紧装置，具备：张紧装置主体，其具有一端开放的圆筒状的柱塞容纳孔；圆筒状的柱塞，其可自由滑动地***上述柱塞容纳孔中；施力弹簧，其将柱塞从上述柱塞容纳孔向突出方向施力，由设置在上述柱塞外周的多个凹凸槽和设置于上述张紧装置主体的卡合部件构成棘轮机构，其特征在于，上述卡合部件是弹性环，上述柱塞容纳孔在开放端部附近的内周面具有圆周状的环形槽，该环形槽形成为：对上述弹性环可扩径地进行容纳保持，并且分别将上述柱塞的突出方向侧的突出侧壁和容纳方向侧的容纳侧壁做成倾斜面，上述突出侧壁和容纳侧壁的倾斜面形成为，以该两个倾斜面隔着上述弹性环而与构成棘轮机构的上述柱塞的凹凸槽的所对应的倾斜面所成的相对角度各不相同的方式倾斜，由此来解决上述课题。
技术方案2的发明，在技术方案1所述的链条张紧装置的构成的基础上，上述弹性环是C形环，由此来解决上述课题。
技术方案3的发明，在技术方案1所述的链条张紧装置的构成的基础上，上述弹性环是在外周侧延伸设置有杆部的环状环，由此来解决上述课题。
技术方案4的发明，在技术方案1至3中任一项所述的链条张紧装置的构成的基础上，上述突出侧壁与上述柱塞凹凸槽的所对应的倾斜面的相对角度被设定为，能够借助上述施力弹簧朝向突出方向的作用力，使弹性环扩径并越过凹凸槽的凸部的角度，由此来解决上述课题。
技术方案5的发明，在技术方案1至4中任一项所述的链条张紧装置的构成的基础上，上述容纳侧壁与上述柱塞凹凸槽的所对应的倾斜面的相对角度被设定为：能够借助链条起动时对上述柱塞作用的朝向容纳侧的载荷，使弹性环扩径但不越过凹凸槽的凸部，而借助链条张力过大导致的对上述柱塞作用的朝向容纳侧的载荷，使弹性环扩径并越过凹凸槽的凸部的角度，由此来解决上述课题。
技术方案6的发明，在技术方案1至5中任一项所述的链条张紧装置的构成的基础上，上述张紧装置主体在除了从容纳侧端部起的一定部分之外的部分具有圆筒状的外形的安装***部，在该圆筒状的外形的外周面上形成有外螺纹部，由此来解决上述课题。
技术方案1所述的发明的链条张紧装置具备：张紧装置主体，其具有一端开放的圆筒状的柱塞容纳孔；圆筒状的柱塞，其可自由滑动地***上述柱塞容纳孔中；施力弹簧，其将柱塞从柱塞容纳孔向突出方向施力，由设置在柱塞外周的多个凹凸槽和设置在张紧装置主体上的卡合部件构成棘轮机构，其中卡合部件是弹性环，柱塞容纳孔在开放端部附近的内周面对弹性环可扩径地进行容纳保持，由此由弹性环构成的卡合部件被容纳在柱塞容纳孔内而作为棘轮机构发挥作用，因此可以使张紧装置主体小型化。
此外，具有圆周状的环形槽，该环形槽形成为：分别将柱塞的突出方向侧的突出侧壁和容纳方向侧的容纳侧壁做成倾斜面，突出侧壁和容纳侧壁的倾斜面形成为，以该两个倾斜面隔着弹性环而与构成棘轮机构的柱塞的凹凸槽的所对应的倾斜面所成的相对角度各不相同的方式倾斜，由此，仅通过设定环形槽的突出侧壁和容纳侧壁的倾斜角度，就可以容易地单独设定柱塞的突出侧、收纳侧双方向的棘轮机构的限制力，因此能够以简单的构造进行适应多种使用条件的设计，从而能够降低制造成本。
技术方案2所述的发明的链条张紧装置，在技术方案1所述的链条张紧装置发挥的效果的基础上，弹性环是C形环，由此无需在张紧装置主体的外部设置突出部，就能够以简单的构造容易地在环形槽内进行扩径和缩径，因此能够进一步使张紧装置主体小型化，并且能够容易地正确地进行弹性设定，因此能够进一步降低制造成本。
技术方案3所述的发明的链条张紧装置，在技术方案1所述的链条张紧装置发挥的效果的基础上，弹性环是在外周侧延伸设置有杆部的环状环，由此能够以简单的构造在环形槽内进行扩径和缩径，因此能够进一步使张紧装置主体小型化，并且能够容易地正确地进行弹性设定，并且能够利用杆部通过操作者的操作，简单地进行扩径和缩径，因此能够容易地进行装配、拆卸及维护。
技术方案4所述的发明的链条张紧装置，在技术方案1至3中任一项所述的链条张紧装置发挥的效果的基础上，突出侧壁与柱塞的凹凸槽的所对应的倾斜面的相对角度被设定为，借助施力弹簧朝向突出方向的作用力使弹性环扩径并越过凹凸槽的凸部的角度，由此，能够与链条的伸长等对应使柱塞容易地突出，因此能够使凹凸槽变窄使环形槽的槽宽变小，使限制柱塞向容纳侧移动的棘轮机构的齿隙量变小，从而进一步降低起动时的拍打声。
技术方案5所述的发明的链条张紧装置，在技术方案1至4中任一项所述的链条张紧装置发挥的效果的基础上，容纳侧壁与柱塞凹凸槽的所对应的倾斜面的相对角度被设定为：借助链条起动时对柱塞作用的朝向容纳侧的载荷，使弹性环扩径但不越过凹凸槽的凸部，而借助链条张力过大导致的对柱塞作用的朝向容纳侧的载荷，使弹性环扩径并越过凹凸槽的凸部的角度，由此不会限制因链条张力过大产生的柱塞向容纳方向的移动，因此能够防止柱塞的烧结、降低对链条的负担和噪声，并且降低起动时的拍打声。
技术方案6所述的发明的链条张紧装置，在技术方案1至5中任一项所述的链条张紧装置发挥的效果的基础上，张紧装置主体在除了从容纳侧端部起的一定部分之外的部分具有圆筒状的外形的安装***部，在该圆筒状的外形的外周面上形成有外螺纹部，由此能够使张紧装置主体小型化，并且不打开发动机室就可以从外部进行装配或拆卸，并且使安装和维护变得容易。
附图说明
图1是本发明的链条张紧装置的使用方式的说明图。
图2是本发明的一个实施例的链条张紧装置的侧视图。
图3是图2的链条张紧装置的柱塞突出时的力的关系的说明图。
图4是图2的链条张紧装置的柱塞突出时的动作说明图。
图5是图2的链条张紧装置的容纳柱塞时的力的关系的说明图。
图6是图2的链条张紧装置的容纳柱塞时的动作说明图。
图7是图2的链条张紧装置的柱塞齿隙的说明图。
图8是本发明的链条张紧装置的弹性环的侧视图。
图9是本发明的另一实施例的链条张紧装置的弹性环的说明图。
图10是本发明的再一实施例的链条张紧装置的弹性环的说明图。
图中符号说明：
100...链条张紧装置；110、210、310...张紧装置主体；111...柱塞容纳孔；112...安装***部；113...外螺纹部；114...螺栓头部；115...环形槽；115f...突出侧倾斜壁；115r...容纳侧倾斜壁；116...液压油供给孔；120...柱塞；121...凹凸槽；121f...突出侧倾斜面；121r...容纳侧倾斜面；127...螺旋弹簧容纳孔；130...C形环；230、330...环状环；131...开放部；231、331...杆部；232、332...杆部；140...螺旋弹簧；150...止回阀；E...发动机缸体；S1...驱动链轮；S2...从动链轮；CH...传动链条；T...张紧杆；G...固定引导部件；B...安装轴
具体实施方式
本发明的链条张紧装置具备：张紧装置主体，其具有一端开放的圆筒状的柱塞容纳孔；圆筒状的柱塞，其可自由滑动地***上述柱塞容纳孔；施力弹簧，其将柱塞从柱塞容纳孔向突出方向施力，由设置在柱塞外周的多个凹凸槽和设置在张紧装置主体的卡合部件构成棘轮机构，其中卡合部件是弹性环，柱塞容纳孔在开放端部附近的内周面具有圆周状的环形槽，该环形槽形成为，对上述弹性环可扩径地进行容纳保持，并且分别将柱塞的突出方向侧的突出侧壁和容纳方向侧的容纳侧壁做成倾斜面，突出侧壁和容纳侧壁的倾斜面形成为，以该两个倾斜面隔着弹性环与构成棘轮机构的柱塞凹凸槽的所对应的倾斜面所成的相对角度各不相同的方式倾斜，只要能够起到以下效果，即，以简单的构造降低制造成本，且不限制因链条张力过大而产生的柱塞向容纳方向的移动，防止柱塞的烧结并降低对链条的负担和噪声，减小齿隙量、降低起动时的拍打声，并且可小型化且易于装配、拆卸及维护的效果，则其具体的实施方式为任何方式均可。
本发明的链条张紧装置的张紧装置主体和柱塞的具体的部件，只要是具有用于适当地保持链条张力的强度的部件则任何部件均可，从强度、加工性、经济性的观点出发，优选使用钢材或铸铁等铁类材料。
此外，本发明的链条张紧装置的施力单元也可以是弹簧等弹性部件或液压等高压流体、或者将他们进行组合等任何形式。
实施例1
以下，基于附图对本发明的实施例即链条张紧装置进行说明。
本发明的链条张紧装置100例如是用于发动机的正时***。
如图1所示，发动机的正时***是使用传动链条CH，与适当地保持传动链条CH的张力且引导传动链条CH的张紧杆T和引导传动链条CH的运行的固定引导部件G按压接触，其中传动链条CH环状悬挂环绕在安装于发动机缸体E所形成的发动机室内的曲轴上的驱动链轮S1和安装于凸轮轴的从动链轮S2之间。
张紧杆T通过安装轴B可自由摇动地安装于发动机室，并被从发动机室外部***固定在发动机缸体E上的链条张紧装置100按压施力，固定引导部件G通过安装轴B1、B2被固定在发动机室中。
作为本发明的一个实施例的链条张紧装置100，如图2所示，具有：张紧装置主体110、可自由滑动地***该张紧装置主体110的圆筒状的柱塞120、作为弹性环的C形环130、将柱塞120向从张紧装置主体110突出的方向施力的螺旋弹簧140、阻止液压油回流的止回阀150。
张紧装置主体110具有可供自由滑动地***柱塞120的、一端开放的圆筒状的柱塞容纳孔111，在该柱塞容纳孔111的开放端部附近的内周面上设有对作为弹性环的C形环130可扩径地进行容纳保持的圆周状的环形槽115。
张紧装置主体110的外形包括：螺栓头部114，用于利用工具使柱塞120容纳方向的端部旋转；安装***部112，其形成为圆筒状、用于从发动机室外***发动机缸体E，在该安装***部112上设有与在发动机缸体E上设置的阴螺纹孔螺合的外螺纹部113。
此外，从柱塞容纳孔111的底面开始，从安装***部112的螺栓头部114附近的侧面开设有与柱塞容纳孔111的底面连通的液压油供给孔116。
柱塞120构成为可自由滑动地***到张紧装置主体110的柱塞容纳孔111中的圆筒形状，柱塞120具有一端开放的螺旋弹簧容纳孔127，用于容纳作为施力单元的螺旋弹簧140。
在柱塞120的外周部设有凹凸槽121，该凹凸槽121与容纳在张紧装置主体110的环形槽115中的C形环130卡合而构成棘轮机构。
C形环130，如图8所示，由通过将圆环的一部分圆弧部切掉作为开放部131而可缩径、扩径的截面圆形的弹性材料构成，在自由状态下(不施力则不缩径、扩径的状态)，形成为外周径DL大于张紧装置主体110的柱塞容纳孔111的内径，而内周径DS小于柱塞120的凹凸槽121的凸部分的外径。
具有上述构成部件的链条张紧装置100构成为，柱塞120容纳在张紧装置主体110的柱塞容纳孔111中，利用容纳在柱塞120的螺旋弹簧容纳孔127中的螺旋弹簧140，将柱塞120向从张紧装置主体110突出的方向施力以便适当地保持链条的张力。
在柱塞容纳孔111的底部设有从螺栓头部114附近的侧面连通的液压油供给孔116，还利用经由止回阀150供给的液压油将柱塞120向从张紧装置主体110突出的方向施力，并且发挥作为缓冲柱塞120往复移动的动作的减震器的功能。
螺旋弹簧140的柱塞容纳孔111的端面与止回阀150抵接。
并且，如图1所示，张紧装置主体110的安装***部112从发动机室外***发动机缸体E，并使螺栓头部114旋转而借助外螺纹部113将链条张紧装置100螺合固定在设置于发动机缸体E上的阴螺纹孔中，在突出的方向上被施力的柱塞120的突出端，通过将张紧杆T向传动链条CH侧推压从而适当地保持链条的张力。
接下来，对链条张紧装置100的棘轮机构的动作进行说明，该棘轮机构由容纳于张紧装置主体110的环形槽115中的C形环130和柱塞120的凹凸槽121构成。
在柱塞120向突出方向滑动时，如图3所示，C形环130成为被柱塞120的凹凸槽121的突出侧倾斜面121f和张紧装置主体110的环形槽115的突出侧倾斜壁115f夹持的状态。
此时，朝向突出方向的作用力F1，从凹凸槽121的突出侧倾斜面121f对C形环130传递凹凸槽121的突出侧倾斜面121f与C形环130的接触点的法线方向的分力Fh，该分力Fh进一步从C形环130传递到环形槽115的突出侧倾斜壁115f时，C形环130与环形槽115的突出侧倾斜壁115f的接触点的切线方向的上述分力Fh的分力F2，作为使C形环130扩径的力发挥作用。
作为该使C形环130扩径的力发挥作用的分力F2的大小，是由凹凸槽121的突出侧倾斜面121f的角度θ1与环形槽115的突出侧倾斜壁115f的角度θ2的关系决定。
因此，在链条张力不足的状态，即螺旋弹簧140的作用力为大致保持朝向突出方向的作用力F1的状态下，如图4所示，通过将上述角度θ1、θ2设定为：上述分力F2能够使C形环130扩径，且凹凸槽121的凸部可以越过C形环130前进，由此柱塞120能够突出到对链条施加适当的张力的位置为止。
在柱塞120向容纳方向滑动时，如图5所示，C形环130为被柱塞120的凹凸槽121的容纳侧倾斜面121r与张紧装置主体110的环形槽115的容纳侧倾斜壁115r夹持的状态。
此时，朝向容纳方向的作用力P1，从凹凸槽121的容纳侧倾斜面121r对C形环130传递凹凸槽121的容纳侧倾斜面121r与C形环130的接触点的法线方向的分力Ph，在该分力Ph进一步从C形环130传递到环形槽115的容纳侧倾斜壁115r时，C形环130与环形槽115的容纳侧倾斜壁115r的接触点的切线方向的上述分力Ph的分力P2，作为使C形环130扩径的力发挥作用。
作为该使C形环130扩径的力发挥作用的分力P2的大小，由凹凸槽121的容纳侧倾斜面121r的角度α1与环形槽115的容纳侧倾斜壁115r的角度α2的关系决定。
因此，在因链条的过大张力而产生了朝向容纳方向的作用力P1的状态下，如图6所示，通过将上述角度α1、α2设定为：上述分力P2能够使C形环130扩径，且凹凸槽121的凸部可以越过C形环130前进，并且在链条起动时产生了朝向容纳方向的作用力P1的状态下，在上述分力P2导致C形环130扩径时，凹凸槽121的凸部不越过C形环130从而能够使柱塞121的滑动停止。
由此，柱塞120可容纳到消除链条的过多张力的位置，从而防止柱塞烧结、或者防止链条持续在过大张力作用下运行而增加对链条的负担和噪声，并且能够阻止链条起动时柱塞120向容纳方向移动，从而能够降低链条起动时的拍打声。
此外，由于环形槽115的突出侧倾斜壁115f的角度θ2、容纳侧倾斜壁115r的角度α2，在加工环形槽115时能够容易地设定，因此可以使用共通的螺旋弹簧140、C形环130、柱塞120以及张紧装置主体110，来获得多种特性的链条张紧装置100。
此外，如图7所示，通过将环形槽115以一定的宽度形成，使得棘轮机构不动作的齿隙仅具有C形环130与环形槽115的突出侧倾斜壁115f或者与容纳侧倾斜壁115r接触的位置的间隔W的长度，但是可以在柱塞120的突出方向以及容纳方向上赋予最佳的特性，因此可以减小该齿隙量的间隔W，从而进一步降低链条起动时的拍打声。
实施例2
接下来，基于图9说明弹性环的另一实施例。
在本实施例中，弹性环由环状环230构成，该环状环230由在外周侧延伸设置有杆部231、232的可缩径、扩径的截面圆形的弹性材料形成，在张紧装置主体210上设有从环形槽的一部分的外周连通到外部的缺口。
环状环230的环状部分的外周径和内周径，与上述C形环130同样地形成。
此外构成为：一方的杆部231通过缺口而延伸到外部，并且另一方的杆部232形成为L字状，从而在缺口内限制环状环230在圆周方向的移动。
由此，通过操作者操作延伸到外部的一方的杆部231，就能够简单地进行扩径和缩径，因此能够容易地进行装配、拆卸及维护。
另外，在这种情况下，杆部231延伸到张紧装置主体210的外部，因此张紧装置主体210不是上述的从发动机室外***固定在发动机缸体E上的形状，而是与现有的链条张紧装置相同，适于做成在发动机室内部另外固定的形状。
实施例3
基于图10说明弹性环的再一实施例。
在本实施例中，弹性环由环状环330构成，该环状环330由在外周侧延伸设置有杆部331、332的可缩径、扩径的截面圆形的弹性材料形成，在张紧装置主体310上设有从环形槽的一部分的外周连通到外部的缺口。
环状环330的环状部分的外周径和内周径，与上述C形环130同样地形成。
此外，两方的杆部331、332在缺口中弯曲成曲轴状，其前端伸到张紧装置主体310的外部，两方的杆部331、332的弯曲成曲轴状的部分构成为在缺口内限制环状环330在圆周方向的移动。
由此，通过操作者操作延伸到外部的两方的杆部331、332的顶端部，就能够简单地进行扩径和缩径，因此能够容易地进行装配、拆卸及维护。
另外，在这种情况下，由于两方的杆部331、332延伸到张紧装置主体310的外部，因此张紧装置主体310不是上述的从发动机室外***固定在发动机缸体E上的形状，而是与现有的链条张紧装置相同，适于做成在发动机室内部另外固定的形状。
如上所述，根据本发明能够以简单的构造降低制造成本，不限制因链条张力过大而产生的柱塞向容纳方向的移动，防止柱塞的烧结并降低对链条的负担和噪声，能够减小齿隙量、降低起动时的拍打声，并且可小型化，能够容易地进行装配、拆卸及维护等，其效果非常好。
另外，在上述实施例中说明了仅利用液压油作为缓冲器而几乎不影响柱塞120朝向突出方向的作用力的情况，但是除了液压油的作用力以外，也可以以使棘轮机构能够最佳地动作的方式来设定。

Claims (4)

1.一种链条张紧装置，具备：张紧装置主体，其具有一端开放的圆筒状的柱塞容纳孔；圆筒状的柱塞，其可自由滑动地***上述柱塞容纳孔中；施力弹簧，其将柱塞从上述容纳孔向突出方向施力，
由设置在上述柱塞外周的多个凹凸槽和设置在上述张紧装置主体的卡合部件构成棘轮机构，其特征在于，
上述卡合部件是弹性环，
上述柱塞容纳孔在开放端部附近的内周面具有圆周状的环形槽，该环形槽形成为：对上述弹性环可扩径地进行容纳保持，并且分别将上述柱塞突出方向侧的突出侧壁和容纳方向侧的容纳侧壁做成倾斜面，并且该环形槽的宽度形成为：使得上述棘轮机构不动作的齿隙仅具有上述弹性环与上述环形槽的突出侧壁或者与容纳侧壁接触的位置之间的间隔长度，
上述突出侧壁和容纳侧壁的倾斜面形成为，以该两个倾斜面隔着上述弹性环而与构成棘轮机构的上述柱塞的凹凸槽的所对应的倾斜面所成的相对角度各不相同的方式倾斜，
上述容纳侧壁与上述柱塞凹凸槽的所对应的倾斜面的相对角度被设定为：能够借助链条起动时对上述柱塞作用的朝向容纳侧的载荷，使弹性环扩径但不越过凹凸槽的凸部，而借助链条张力过大导致的对上述柱塞作用的朝向容纳侧的载荷，使弹性环扩径并越过凹凸槽的凸部的角度。
2.根据权利要求1所述的链条张紧装置，其特征在于，
上述弹性环是C形环。
3.根据权利要求1所述的链条张紧装置，其特征在于，
上述弹性环是在外周侧延伸设置有杆部的环状环。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的链条张紧装置，其特征在于，
上述张紧装置主体在除了从容纳侧端部起的一定部分之外的部分具有圆筒状的外形的安装***部，
在该圆筒状的外形的外周面上形成有外螺纹部。
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