CN106051082A - 一种双柱塞张紧器 - Google Patents

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任彦平
王艳
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Abstract

本发明提供一种双柱塞张紧器，包括壳体(1)、顶柱(2)以及阻尼柱塞(3)和加载柱塞(4)，在壳体(1)上设置加载腔进油孔(101)、加载腔(102)以及阻尼腔(103)和阻尼腔进油孔(104)，所述阻尼柱塞(3)与阻尼腔(103)配合并形成油压阻尼间隙，在阻尼柱塞(3)与壳体(1)之间设置阻尼弹簧(6)，所述顶柱(2)、加载柱塞(4)分别与加载腔(102)形成间隙配合，在顶柱(2)与加载柱塞(4)之间设置加载弹簧(5)。本发明应用于发动机正时传动***中，可以使张紧器根据发动机的不同工况而输出相应的力值，提高发动机正时传动***的工作寿命，并增加发动机的输出功率，使发动机的燃油经济性得以提高。

Description

一种双柱塞张紧器
技术领域
本发明涉及用于发动机正时传动***的柱塞张紧器，尤其是涉及能够根据发动机不同工况输出相应力值的一种双柱塞张紧器。
背景技术
张紧器被广泛应用于发动机的正时链条传动***中，它通过内部液压力缓冲链条传动过程中的振动冲击，以降低传动***中各部件受到的冲击，延长正时传动***的使用寿命，确保传动的精确与可靠，并减少传动噪音，提高驾乘的舒适性。
但是，现有的张紧器内腔中只设置有一个弹簧，因此，其在发动机各种工况下都只能输出一种刚度及力值参数。通常，为了满足发动机在高速下的正常运行，弹簧的力值及刚度被设置较大，以抵消正时***产生的振动及离心力以及***振动。然而，当发动机在中低转速下运行时，其所产生的振动及离心力较小，并不需要张紧器提供大的弹簧力值及刚度。由此造成的后果是：发动机正时***长期处于大的弹簧力值及刚度下工作，链条与链条导轨间的摩擦力较大，使链条和链条导轨均不断地被磨损，并使链条、链条导轨产生高温。
由于现有技术中的链条导轨广泛采用塑料制成，其抗磨损性及耐高温性都远低于金属制成的链条。如果发动机正时传动***长期处于大的弹簧力值及刚度这种工况下工作，将使链条导轨被摩擦出凹槽或者高低不平的表面，从而导致如下后果：
(1)、链条导轨的导向性变差，使链条在传动时的振动加剧，发动机正时传动***的工况更加不稳定，从而降低了发动机正时传动***的使用寿命；
(2)、链条将因承受较大的运动阻力而导致发动机的输出功率下降，从而影响了发动机的燃油经济性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，提供一种双柱塞张紧器，提高发动机正时传动***的工作寿命和发动机燃油经济性。
本发明要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种双柱塞张紧器，包括壳体、顶柱以及阻尼柱塞和加载柱塞，在壳体上设置加载腔及加载腔进油孔、阻尼腔及阻尼腔进油孔，所述阻尼柱塞与阻尼腔配合并形成油压阻尼间隙，在阻尼柱塞与壳体之间设置阻尼弹簧，所述顶柱、加载柱塞分别与加载腔形成间隙配合，在顶柱与加载柱塞之间设置加载弹簧。
优选地，所述的顶柱上开设排气孔，所述排气孔与加载腔相通。
优选地，所述加载弹簧的刚度大于阻尼弹簧的刚度。
优选地，所述顶柱和/或加载柱塞与加载腔所形成的间隙设置为0.02mm-0.06mm。
优选地，所述顶柱的一端形成定位凸起，所述定位凸起与加载弹簧相互套接。
优选地，所述的顶柱与阻尼柱塞相互平行设置。
优选地，所述加载柱塞的一端形成限位凸台，所述限位凸台与加载弹簧相互套接。
优选地，所述加载柱塞的另一端形成加载柱塞型腔，所述加载柱塞型腔与加载腔进油孔相通。
优选地，还包括单向阀，所述单向阀固定安装在阻尼腔中，且所述阻尼弹簧两端分别与阻尼柱塞、单向阀连接。
优选地，所述的阻尼柱塞与阻尼腔之间的间隙设置为0.02mm-0.06mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：由于张紧器上设置了阻尼柱塞、顶柱和加载柱塞，在阻尼柱塞与壳体之间设置阻尼弹簧且阻尼柱塞与壳体之间形成油压阻尼间隙，在顶柱与加载柱塞之间设置加载弹簧且顶柱、加载柱塞分别与壳体之间形成间隙配合，因此，在发动机正时传动***中，由阻尼柱塞、加载柱塞分别与活动链条导轨相配合，从而可以对正时链条进行及时调节，使得本发明的张紧器能够根据发动机的不同工况而输出相应的力值，以减轻发动机正时传动***在发动机处于不同转速尤其是中低转速下的摩擦损耗，提高了发动机正时传动***的工作寿命，并增加了发动机的输出功率，从而提高了发动机的燃油经济性。
附图说明
图1为本发明一种双柱塞张紧器的构造图。
图2为本发明一种双柱塞张紧器的构造剖视图(发动机处于未工作状态)。
图3为本发明一种双柱塞张紧器的构造剖视图(发动机处于中低转速状态)。
图4为本发明一种双柱塞张紧器的构造剖视图(发动机处于高转速状态)。
图5为利用本发明一种双柱塞张紧器的发动机正时链条传动***的工作原理图。
图中标记：1-壳体，2-顶柱，3-阻尼柱塞，4-加载柱塞，5-加载弹簧，6-阻尼弹簧，7-单向阀，8-排气链轮，9-进气链轮，10-固定链条导轨，11-曲轴链轮，12-活动链条导轨，13-正时链条，21-定位凸起，22-排气孔，31-定位凹槽，41-加载柱塞型腔，42-限位凸台，101-加载腔进油孔，102-加载腔，103-阻尼腔，104-阻尼腔进油孔，121-活动链条导轨安装孔。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1、图2、图3、图4所示的双柱塞张紧器，具体包括壳体1、顶柱2、阻尼柱塞3以及加载柱塞4和单向阀7，在壳体1上设置有相互平行的、圆筒形的加载腔102和阻尼腔103，所述的阻尼柱塞3与阻尼腔103配合并形成油压阻尼间隙，通常，所述阻尼柱塞3与阻尼腔103之间的间隙设置为0.02mm-0.06mm；在阻尼柱塞3与壳体1之间设置阻尼弹簧6。所述的顶柱2、加载柱塞4分别与加载腔102形成间隙配合，通常，所述的顶柱2、加载柱塞4分别与加载腔102之间所形成的间隙设置为0.02mm-0.06mm；在顶柱2与加载柱塞4之间设置加载弹簧5。在壳体1上还分别设置加载腔进油孔101、阻尼腔进油孔104，发动机液压油可以分别从加载腔进油孔101、阻尼腔进油孔104进入张紧器内部。所述单向阀7固定安装在阻尼腔103中，所述阻尼弹簧6两端分别与阻尼柱塞3、单向阀7连接。
当从阻尼腔进油孔104进入张紧器内部的液压油推开单向阀7并进入阻尼腔103中后，在阻尼弹簧6或者液压油压力作用下，所述的阻尼柱塞3可以在阻尼腔103所限定的空间内相对于壳体1灵活运动。在加载弹簧5或者从加载腔进油孔101进入张紧器内部的液压油压力的作用下，所述的加载柱塞4可以在加载腔102所限定的空间内相对于壳体1灵活运动，进而驱动顶柱2在加载腔102所限定的空间内相对于壳体1灵活运动。
在如图5所示的发动机正时链条传动***中，当发动机工作时，其中的曲轴链轮11的旋转带动正时链条13同步动作，进而驱动排气链轮8、进气链轮9同步旋转，所述的正时链条13通过固定链条导轨10和活动链条导轨12被限制在规定的区域内工作，其中，所述的活动链条导轨12可以绕活动链条导轨安装孔121旋转。本发明的双柱塞张紧器安装在活动链条导轨12的尾端，其中的顶柱2在加载弹簧5的作用下、阻尼柱塞3在阻尼弹簧6的作用下伸出，并将活动链条导轨12向前顶，使之压紧正时链条13。
当发动机在中低转速下运行时，发动机输出油压较低。如图3、图5所示，发动机机油通过阻尼腔进油孔104、加载腔进油孔101同时进入张紧器内，正时链条13在传动时所产生的振动将通过活动链条导轨12传递到顶柱2及阻尼柱塞3，并使其产生往复运动。当阻尼柱塞3相对于壳体1向后运动时，阻尼腔103内腔压力增加，单向阀7关闭，进入阻尼腔103的发动机机油被密封在阻尼腔103内，此时，发动机机油的液压力将阻止阻尼柱塞3继续向后运动，并通过形成液压阻尼力来缓冲正时链条13的冲击。而加载柱塞4将在通过加载腔进油孔101进入张紧器内部的发动机机油压力的作用下相对于壳体1向前运动。由于发动机的机油压力较低，加载柱塞4的位移量较小，使得加载弹簧5的压缩变形量也相应地较小，进而加载弹簧5对顶柱2所施加的弹性载荷也较小，因此，使得发动机正时链条传动***在传动时所产生的摩擦力也相应地较小，从而可以减轻***磨损，使发动机正时传动***的工作寿命得以提高。
当发动机在高速下运行时，发动机输出油压较高。如图4、图5所示，加载柱塞4在通过加载腔进油孔101进入张紧器内部的发动机机油压力的作用下相对于壳体1向前运动，因进入张紧器的发动机机油的油压力较高，使得加载柱塞4的位移量较大，从而使加载弹簧5的压缩变形量也相应地较大，进而加载弹簧5对顶柱2所施加的弹性载荷也较大，通过顶柱2可以对正时链条13施加较大的载荷，从而可以抑制发动机正时链条传动***在高转速下所产生的振动，减轻了传动噪音，有利于保持发动机正时链条传动***的平稳运行。
如图3、图4所示，在发动机正时链条传动***工作过程中，为了保证顶柱2相对于壳体1运动的灵活性，可以在顶柱2上开设排气孔22，且所述排气孔22与加载腔102相通。为了更好地限制加载弹簧5的偏摆幅度，保证加载弹簧5的定位可靠和工作稳定性，可以在顶柱2一端设置定位凸起21，同时，在加载柱塞4一端设置限位凸台42，所述的加载弹簧5的两端分别与定位凸起21、限位凸台42形成相互套接结构。在加载柱塞4的另一端可以设置加载柱塞型腔41，所述的加载柱塞型腔41与加载腔进油孔101相通，当发动机机油通过加载腔进油孔101进入加载柱塞型腔41后，可以使加载柱塞4在机油压力作用下相对于壳体1运动更加平稳。同样地，为了更好地限制阻尼弹簧6的偏摆幅度，保证阻尼弹簧6的定位可靠和工作稳定性，可以在阻尼柱塞3上设置定位凹槽31，并使阻尼弹簧6下端与单向阀7配合压紧，另一端则与定位凹槽31内腔端面配合，在装配后，阻尼弹簧6处于压缩状态，以使其可对阻尼柱塞3施加推力并使阻尼柱塞3可向外顶出。
考虑到上述的双柱塞张紧器在工作时，其中的顶柱2、阻尼柱塞3与活动链条导轨12相接触，所述的阻尼柱塞3主要用于发动机在中低转速下向***提供较小的推力，以减轻***的磨损，而加载柱塞4与顶柱2相配合，主要用于发动机在高转速下向***提供较大的推力，以控制***的振动。因此，所述的顶柱2与阻尼柱塞3之间最好是相互平行设置，同时，所述的加载弹簧5的刚度大于阻尼弹簧6的刚度。在加载弹簧5、阻尼弹簧6承受相同载荷的情况下，由于加载弹簧5的刚度相对较大，其产生的压缩变形量也相对较小，故其推动顶柱2以对正时链条13施加的载荷也相对较小，而阻尼弹簧6的刚度相对较小，以便其可以使阻尼柱塞3始终保持与活动链条导轨12相接触并同步运动，从而使本发明的双柱塞张紧器可以在发动机的不同工况下输出对应的力值，以减轻发动机正时链条传动***在发动机处于不同转速尤其是中低转速下的摩擦损耗，同时满足发动机在高速运行工况下对张紧器输出大力值及刚度的要求，提高发动机正时传动***的工作寿命，并增加发动机的输出功率，从而使得发动机的燃油经济性也得以相应地提高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双柱塞张紧器，包括壳体(1)和阻尼柱塞(3)，在壳体(1)上设置阻尼腔(103)和阻尼腔进油孔(104)，所述阻尼柱塞(3)与阻尼腔(103)配合并形成油压阻尼间隙，在阻尼柱塞(3)与壳体(1)之间设置阻尼弹簧(6)，其特征在于：还包括顶柱(2)和加载柱塞(4)，在壳体(1)上设置加载腔进油孔(101)和加载腔(102)，所述顶柱(2)、加载柱塞(4)分别与加载腔(102)形成间隙配合，在顶柱(2)与加载柱塞(4)之间设置加载弹簧(5)。
2.根据权利要求1所述的一种双柱塞张紧器，其特征在于：所述的顶柱(2)上开设排气孔(22)，所述排气孔(22)与加载腔(102)相通。
3.根据权利要求1所述的一种双柱塞张紧器，其特征在于：所述加载弹簧(5)的刚度大于阻尼弹簧(6)的刚度。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种双柱塞张紧器，其特征在于：所述顶柱(2)和/或加载柱塞(4)与加载腔(102)所形成的间隙设置为0.02mm-0.06mm。
5.根据权利要求1-3任一项所述的一种双柱塞张紧器，其特征在于：所述顶柱(2)的一端形成定位凸起(21)，所述定位凸起(21)与加载弹簧(5)相互套接。
6.根据权利要求1-3任一项所述的一种双柱塞张紧器，其特征在于：所述的顶柱(2)与阻尼柱塞(3)相互平行设置。
7.根据权利要求1-3任一项所述的一种双柱塞张紧器，其特征在于：所述加载柱塞(4)的一端形成限位凸台(42)，所述限位凸台(42)与加载弹簧(5)相互套接。
8.根据权利要求7所述的一种双柱塞张紧器，其特征在于：所述加载柱塞(4)的另一端形成加载柱塞型腔(41)，所述加载柱塞型腔(41)与加载腔进油孔(101)相通。
9.根据权利要求1-3任一项所述的一种双柱塞张紧器，其特征在于：还包括单向阀(7)，所述单向阀(7)固定安装在阻尼腔(103)中，且所述阻尼弹簧(6)两端分别与阻尼柱塞(3)、单向阀(7)连接。
10.根据权利要求1-3任一项所述的一种双柱塞张紧器，其特征在于：所述的阻尼柱塞(3)与阻尼腔(103)之间的间隙设置为0.02mm-0.06mm。
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