CN107387692B - 一种发动机前端附件液压式自动张紧器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机前端附件液压式自动张紧器，该自动张紧器包括缸体，安装在所述缸体内且将所述缸体分隔成上下两个液压容腔的活塞，所述活塞上设有单向阀和阻尼孔，液压油经所述单向阀和所述阻尼孔在所述两液压容腔中往复流动产生非对称阻尼；形成在所述活塞上的活塞杆延伸穿过所述密封单元，所述自动张紧器还包括安装在另一液压容腔侧的储气室，所述储气室可补偿由于所述活塞运动造成的所述上下液压容腔容积差，使液压油能自由地经单向阀和所述阻尼孔往复于所述上下液压腔产生持续的非对称阻尼。本发明可避免皮带打滑、噪声和振动，让***正常有效地工作，径向尺寸小，便于布置，纵向导向刚度好，活塞不易与缸体发生偏磨，延长使用寿命。

Description

一种发动机前端附件液压式自动张紧器

技术领域

本发明涉及一种自动张紧器，尤其是涉及一种液压式自动张紧器，所述自动张紧器设计用于汽车发动机前端附件驱动***。

背景技术

对于汽车发动机前端附件***的自动张紧器，主要目的在于使皮带在传动***中的张力适当、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，从而避免皮带打滑、噪声和振动，让***正常有效的工作。

现有的自动张紧器分两种：摩擦阻尼式和液压阻尼式。摩擦阻尼式自动张紧器，通过摩擦件相对于与摩檫件相接触表面的相对滑动产生摩擦阻尼。依据专利CN 103174807A所述的自动张紧器，阻尼件相对于基座的往复滑动可产生较大的摩擦阻尼，但是该结构的张紧器需要较大的纵向安装空间。对于受限的纵向安装空间，可用如US 2010/0035712 A1所述的自动张紧器经张紧臂将张紧力传递到皮带上。该结构中自动张紧器本身不提供阻尼，阻尼由安装在张紧臂铰接点内的阻尼件相对于张紧臂铰接点往复滑动产生摩擦阻尼，由于挤压力较小该结构不能提供较大的摩擦阻尼。更特别地，对于需要大阻尼而又没有较大纵向空间的发动机前端附件驱动***来说，将如US 2010/0035712 A1所述的自动张紧器更换为液压阻尼式张紧器可以解决该问题。

液压阻尼式自动张紧器不需要依靠阻尼件的摩擦来提供阻尼，而是通过反复压缩其内部的油液使往复运动的能量转化成油液的热能来提供阻尼，阻尼值的大小可以通过改变油液溢流的面积来实现。液压式自动张紧器不仅能够提供较大的阻尼，而且具有优秀的非对称阻尼效果，且工作状态稳定可靠，振动和噪音都较小，而且寿命要比摩擦阻尼式自动张紧器的长很多。依据CN 104235293 A所述的液压阻尼式自动张紧器为目前使用较广的液压阻尼式张紧器的结构，该结构通过设置的筒体将张紧器分隔成内外两个腔室。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。

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，提供一种发动机前端附件液压阻尼式自动张紧器，张紧器配合张紧臂使用可为前端附件驱动***提供持续的张力和所需的阻尼；该张紧器径向尺寸较小，便于布置，且张紧器纵向导向刚度好，寿命较长。

本发明采用如下技术方案实现：

一种发动机前端附件液压式自动张紧器，该自动张紧器包括：

一缸体；

一活塞；

一上连接件；

一下连接件；

一螺旋弹簧；以及

液压油，所述活塞安装在所述缸体内将所述缸体分隔成上液压容腔和下液压容腔，所述活塞上设有单向阀和阻尼孔，所述液压油经所述单向阀和所述阻尼孔在所述上液压容腔和下液压容腔中往复流动产生非对称阻尼，形成在所述活塞上的活塞杆延伸穿过所述缸体上端的密封单元，所述自动张紧器还包括安装在下液压容腔内的储气室，所述储气室可补偿由于所述活塞运动造成的所述上液压容腔和下液压容腔的容积差，使所述液压油能自由地经所述单向阀和所述阻尼孔往复于所述上液压容腔和下液压容腔产生持续的非对称阻尼；所述活塞杆远离的一端与所述上连接件相连，所述缸体远离密封单元的一端经一过渡件与所述下连接件相连，所述螺旋弹簧同轴安装在所述缸体的外侧且两端受压地支撑于所述上连接件和下连接件之间。

进一步地，所述活塞上设有使上液压容腔和下液压容腔连通的油液通道，所述单向阀与所述活塞杆同轴安装在所述活塞上无活塞杆的一侧，所述液压油在所述自动张紧器伸张的过程中可从上液压油腔经油液通道、单向阀流入下液压容腔。

进一步地，所述单向阀包括钢珠、单向阀螺旋弹簧和单向阀罩，所述与单向阀相连的油液通道的管口直径大于所述油液通道的直径，所述钢珠在所述单向阀螺旋弹簧的作用下压靠在所述管口上。

进一步地，所述单向阀罩上设有与所述单向阀罩中心轴线同轴的单向阀螺旋弹簧座，所述单向阀螺旋弹簧的另一端压靠在所述单向阀螺旋弹簧座上，沿所述单向阀罩圆周方向对称布置若干圆形通孔。

进一步地，所述阻尼孔相对于所述活塞杆轴对称地布置在所述活塞上，所述阻尼孔的数量和大小由所述自动张紧器在压缩过程中所需阻尼的大小决定，数量为2~8个。

进一步地，所述储气室由可变形隔膜和不可变形气罩组成，所述可变形隔膜的材料为耐油橡胶，所述不可变形气罩的材料为不锈钢。

进一步地，所述可变形隔膜和不可变形气罩粘接在一起形成一个封闭的气室,气室内充满高压惰性气体。

进一步地，所述可变形隔膜和不可变形气罩的周缘分别沿径向延伸形成第一环形凸缘、第二环形凸缘，所述第二环形凸缘的宽度大于第一环形凸缘的宽度，所述第一环形凸缘、第二环形凸缘粘接在一起。

进一步地，所述缸体远离密封单元的一端外侧设有一凸台，内侧设置有环形凹槽，所述环形凸缘的高度高于所述环形凹槽的高度，所述凸台上对称地设有两上圆孔，所述第二环形凸缘和过渡件上相应于两上圆孔的位置分别设有两个中圆孔和下圆孔，螺栓依次穿过弹簧垫圈、上圆孔、中圆孔和下圆孔，并用螺母将缸体、储气室和过渡件紧固在一起，同时过度件通过螺纹配合与下连接件结合在一起。

进一步地，所述密封单元和所述缸体连接处设有密封圈，同时，所述密封单元内孔中沿轴向依次设有与活塞杆密封配合的密封圈和防尘塞，所述活塞杆靠近上连接件的一端以过盈的方式套设有防止上连接件与密封单元的硬接触的缓冲块。

本发明中活塞将缸体分隔成上下两个液压容腔，通过设置于某一液压容腔中的储气室补偿由于所述活塞运动造成的所述上下液压容腔容积差，使所述液压油能自由地经所述单向阀和所述阻尼孔往复于所述上下液压腔产生持续的非对称阻尼，阻尼值得大小可通过调节活塞上阻尼孔的大小实现。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本张紧器配合张紧臂使用可为前端附件驱动***提供持续的张力和所需的阻尼，使皮带在传动***中的张力适当、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，从而避免皮带打滑、噪声和振动，让***正常有效的工作；此外，本张紧器径向尺寸较小，便于布置，且张紧器纵向导向刚度好，活塞不易与缸体发生偏磨，有效保证较长的使用寿命。

附图说明

图1示出了自动张紧器处于名义位置的结构示意图。

图2示出了自动张紧器活塞部分的局部放大示意图。

图3示出了自动张紧器处于不同压缩状态时储气室部分的局部放大图。

附图标记说明：1-自动张紧器，2-缸体， 3-活塞，4-上连接件，5-下连接件，6-螺旋弹簧，7-液压油，8-上液压容腔，9-下液压容腔，10-单向阀，11-阻尼孔，12-活塞杆，13-密封单元，14-储气室，15-油液通道，16-钢珠，17-单向阀螺旋弹簧，18-单向阀盖板，19-管口，20-单向阀螺旋弹簧座，21-圆形通孔，22-可变形隔膜，23-不可变形气罩，24-高压惰性气体，25a-第一环形凸缘，25b-第二环形凸缘，26-凸台，27-上圆孔，28-过渡件，29-中圆孔，30-下圆孔，31-螺栓，32-弹簧垫圈，33-螺母，34a-第一密封圈，34b-第二密封圈、34c-第三密封圈，35-防尘塞，36-轴承圈，37-衬套，38-缓冲块，39-环形凹槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的发明目的作进一步详细地描述，实施例不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施例。

如图1所示，一种发动机前端附件液压式自动张紧器，该自动张紧器1包括缸体2、活塞3、上连接件4、下连接件5、弹螺旋簧6、液压油7、密封单元13和储气室14。所述缸体2为圆筒状，缸体2两端开口，开口的一端通过密封单元13密封，开口的另一端通过储气室14和过渡件28的紧密配合实现密封，所述过渡件28通过螺纹配合与所述下连接件5相连。所述液压油7填充于所述缸体2内，所述活塞3安装在所述缸体2内将所述缸体2分隔成上液压容腔8和下液压容腔9。形成在所述活塞3上的活塞杆12延伸穿过所述上液压油腔8和所述密封单元13内孔后与所述上连接件4通过螺纹配合连接在一起。所述螺旋弹簧6同轴地安装在所述缸体2的外侧，其两端受压地支撑在所述上连接件4和所述下连接件5之间。所述上连接件4和所述下连接件5分别与固定于张紧臂和发动机机体上的销轴相连，上连接件4、下连接件5可自由地绕销轴中心旋转，将螺旋弹簧6作用于上连接件4、下连接件5之间的线性压缩力转化成张紧臂转动后施加于皮带上的持续张紧力。

具体地，所述密封单元13通过螺纹配合与所述缸体2连接在一起，为防止液压油7从螺纹连接处泄露，在所述密封单元13和所述缸体2连接处设有第一密封圈34a。同时，在所述活塞杆12与密封单元连接处沿活塞杆的轴向依次设有第二密封圈34b、第三密封圈34c和防尘塞35。

具体地，所述上连接件4和下连接件5通过安装于其内部的轴承圈36和衬套37与固定于张紧臂和发动机机体上的销轴相连，可以减小自动张紧器1与张紧臂和发动机基座之间的摩擦，使张紧臂在自动张紧器1的作用下可以更顺滑地旋转。

具体地，所述自动张紧器1还设有一缓冲块38，所述缓冲块38以过盈的方式套在所述活塞杆12靠近上连接件4的一端，所述缓冲块38的上表面与上连接件4上的圆形凸台的下表面相接触。当皮带受到瞬时的大冲击时，可以避免上连接件4与密封单元13的硬接触，提高***的NVH性能和安全性能。

如图2所示，所述活塞3上设有允许液压油7单向流通的单向阀10，所述单向阀10与所述活塞杆12同轴安装在所述活塞3无活塞杆的那一侧，其包括钢珠16、单向阀螺旋弹簧17和单向阀罩18。所述活塞3上还设有使上液压容腔8和下液压容腔9连通的油液通道15，所述油液通道15的一端与上液压容腔8相连，另一端与单向阀10相连。所述与单向阀10相连的油液通道15的管口19直径略大于所述油液通道7的直径，所述钢珠16在所述单向阀螺旋弹簧17的作用下压靠在所述管口19上。所述单向阀螺旋弹簧17的另一端压靠在与单向阀罩18中心轴线同轴的单向阀螺旋弹簧座20上，所述单向阀罩18通过螺纹配合和所述活塞3连接。沿所述单向阀罩18表面圆周方向对称布置4个圆形通孔21，下液压容腔9内的油液经所述圆形通孔21与单向阀罩18内的油液相通。所述液压油7在所述自动张紧器1伸张的过程中可从上液压油腔8经油液通道15、单向阀10流入下液压容腔9，其工作过程为：附件***皮带张力增大，该张力通过张紧臂传递到上连接件4，在张力的作用下上连接件4往下运动压缩螺旋弹簧6，上液压容腔8中的液压油7被加压，加压的液压油7经油液通道15撑开在单向阀螺旋弹簧17作用下压靠在管口19上的钢珠16，到达单向阀罩18的容腔，再通过单向阀罩18上的圆形通孔21流入下液压容腔9。同理，所述液压油7在所述自动张紧器1压缩的过程中，下液压容腔9中的液压油7压力升高，高压的油液作用在所述钢珠上使得钢珠压靠得更紧，单向阀10关闭。

具体地，所述活塞3上还设有多个相对于活塞杆12轴对称布置的阻尼孔11。自动张紧器1工作时，活塞3上下运动，液压油7可通过所述阻尼孔11往复于上液压容腔8与下液压容腔9之间，此时，阻尼孔11将***的动能转化成液压油7的热能，从而产生阻尼。当自动张紧器1伸张运动时，液压油7可同时经阻尼孔11和单向阀10从下液压容腔9流入上液压容腔8，产生较小的阻尼；当自动张紧器1压缩运动时，单向阀10关闭，液压油7只能经阻尼空11从上液压容腔8流入下液压容腔9，产生的较大的阻尼。通过所述单向阀10与所述阻尼孔11的组合，可以实现自动张紧器1的非对称阻尼，使得自动张紧器的性能更优，附件***运行更平稳。特别地，所述阻尼孔11的数量和大小取决于所述自动张紧器1在压缩过程中所需阻尼的大小，一般不少于2个，不多于8个，本实施例取4个。

如图3所示，所述储气室14由可变形隔膜22和不可变形气罩23组成，优选地，所述可变形隔膜22的材料为耐油橡胶，所述不可变形气罩23的材料为不锈钢。所述可变形隔膜22和不可变形气罩23粘接在一起形成一个封闭的气室,气室内充满了高压惰性气体24。特别地所述可变形隔膜22和不可变形气罩23的周缘均沿径向延伸形成两第一环形凸缘25a、第二环形凸缘25b,第二环形凸缘25b的宽度大于第一环形凸缘25a的宽度，两环形凸缘粘接在一起。所述缸体2下端面上设置有环形凹槽39，所述第一环形凸缘25a的高度略高于所述环形凹槽39的高度，当所述储气室14与上连接件4和过渡件28装配好之后，所述第一环形凸缘25a处于压缩状态，有助于提高储气室14的密封性。所述缸体2远离密封单元13的一端上设有一凸台26，所述凸台26上对称地设有两上圆孔27，第二环形凸缘25b和过渡件28上相应于两上圆孔27的位置分别设有两个中圆孔29和下圆孔30，螺栓31依次穿过弹簧垫圈32、上圆孔27、中圆孔29和下圆孔30，配合螺母33将缸体2、储气室14和过渡件28紧固在一起。

具体地，如图中实线表示的可变形隔膜22所在的位置A，为自动张紧器1处于名义位置时可变形隔膜22上作用的油液压力与储气室14内部的气体压力达到平衡时所在的位置。当自动张紧器1在名义位置向下压缩时，单向阀10关闭，液压油7经阻尼孔11从上液压容腔8流入下液压容腔9，由于活塞杆12的存在，上液压容腔8增加的体积小于下液压容腔9减少的体积，下液压容腔9中多出来的这一部分液压油7可以通过压缩可变形隔膜22内的高压惰性气体24到位置B使储气室14的体积减小来实现；同理，当自动张紧器1在名义位置向上伸张时，单向阀10开启，液压油7经阻尼孔11和单向阀10从上液压容腔8流入下液压容腔9，由于活塞杆12的存在，上液压容腔8减少的体积小于下液压容腔9增加的体积，下液压容腔9中多出来的这一部分容腔可以通过高压惰性气体24的气体压力扩张可变形隔膜22到位置C使储气室14的体积增加来实现。

通过设置于下液压容腔中的储气室14补偿由于所述活塞3运动造成的所述上液压容腔8和下液压容腔9的容积差，使所述液压油7能自由地经所述单向阀10和所述阻尼孔11往复于所述上液压容腔8和下液压容腔9产生持续的非对称阻尼，阻尼值的大小可通过调节活塞上阻尼孔11的大小实现。

上述内容为本发明的具体实施例的例举，对于其中未详尽描述的设备和结构，应当理解为采取本领域已有的通用设备及通用方法来予以实施。

同时本发明上述实施例仅为说明本发明技术方案之用，仅为本发明技术方案的列举，并不用于限制本发明的技术方案及其保护范围。采用等同技术手段、等同设备等对本发明权利要求书及说明书所公开的技术方案的改进应当认为是没有超出本发明权利要求书及说明书所公开的范围。

Claims (9)

1.一种发动机前端附件液压式自动张紧器，该自动张紧器（1）包括：

一缸体（2）；

一活塞（3）；

一上连接件（4）；

一下连接件（5）；

一螺旋弹簧（6）；以及

液压油（7），其特征在于：所述活塞（3）安装在所述缸体（2）内将所述缸体分隔成上液压容腔（8）和下液压容腔（9），所述活塞（3）上设有单向阀（10）和阻尼孔（11），所述液压油（7）经所述单向阀（10）和所述阻尼孔（11）在所述上液压容腔（8）和下液压容腔（9）中往复流动产生非对称阻尼，形成在所述活塞（3）上的活塞杆（12）延伸穿过所述缸体（2）上端的密封单元（13），所述自动张紧器（1）还包括安装在下液压容腔（9）内的储气室（14），所述储气室（14）可补偿由于所述活塞（3）运动造成的所述上液压容腔（8）和下液压容腔（9）的容积差，使所述液压油（7）能自由地经所述单向阀（10）和所述阻尼孔（11）往复于所述上液压容腔（8）和下液压容腔（9）产生持续的非对称阻尼；所述活塞杆（12）远离活塞（3）的一端与所述上连接件（4）相连，所述缸体（2）远离密封单元（13）的一端经一过渡件（28）与所述下连接件（5）相连，所述螺旋弹簧（6）同轴安装在所述缸体（2）的外侧且两端受压地支撑于所述上连接件（4）和下连接件（5）之间；

所述活塞（3）上设有使上液压容腔（8）和下液压容腔（9）连通的油液通道（15），所述单向阀（10）与所述活塞杆（12）同轴安装在所述活塞（3）上无活塞杆（12）的一侧，所述液压油（7）在所述自动张紧器（1）伸张的过程中可从上液压容腔（8）经油液通道（15）、单向阀（10）流入下液压容腔（9）；

所述储气室（14）包括可变形隔膜（22）和不可变形气罩（23），可变形隔膜（22）和不可变形气罩（23）连接形成封闭的气室，气室内填充高压惰性气体（24）。

2.如权利要求1所述的发动机前端附件液压式自动张紧器，其特征在于，所述单向阀（10）包括钢珠（16）、单向阀螺旋弹簧（17）和单向阀罩（18），与单向阀（10）相连的油液通道（15）的管口（19）直径大于所述油液通道（15）的直径，所述钢珠（16）在所述单向阀螺旋弹簧（17）的作用下压靠在所述管口（19）上。

3.如权利要求2所述的发动机前端附件液压式自动张紧器，其特征在于，所述单向阀罩（18）上设有与所述单向阀罩中心轴线同轴的单向阀螺旋弹簧座（20），所述单向阀螺旋弹簧（17）的另一端压靠在所述单向阀螺旋弹簧座（20）上，沿所述单向阀罩（18）圆周方向对称布置若干圆形通孔（21）。

4.如权利要求1所述的发动机前端附件液压式自动张紧器，其特征在于，所述阻尼孔（11）相对于所述活塞杆（12）轴对称地布置在所述活塞（3）上，所述阻尼孔（11）的数量和大小由所述自动张紧器（1）在压缩过程中所需阻尼的大小决定，数量为2~8个。

5.如权利要求1所述的发动机前端附件液压式自动张紧器，其特征在于，所述储气室（14）由可变形隔膜（22）和不可变形气罩（23）组成，所述可变形隔膜（22）的材料为耐油橡胶，所述不可变形气罩（23）的材料为不锈钢。

6.如权利要求5所述的发动机前端附件液压式自动张紧器，其特征在于，所述可变形隔膜（22）和不可变形气罩（23）粘接在一起形成一个封闭的气室,气室内充满高压惰性气体（24）。

7.如权利要求6所述的发动机前端附件液压式自动张紧器，其特征在于，所述可变形隔膜（22）和不可变形气罩（23）的周缘分别沿径向延伸形成第一环形凸缘（25a）、第二环形凸缘（25b），所述第二环形凸缘（25b）的宽度大于第一环形凸缘（25a）的宽度，所述第一环形凸缘（25a）、第二环形凸缘（25b）粘接在一起。

8.如权利要求7所述的发动机前端附件液压式自动张紧器，其特征在于，所述缸体（2）远离密封单元（13）的一端外侧设有一凸台（26），内侧设置有环形凹槽（39），所述第一环形凸缘（25a）的高度高于所述环形凹槽（39）的高度，所述凸台（26）上对称地设有两上圆孔（27），所述第二环形凸缘（25b）和过渡件（28）上相应于两上圆孔（27）的位置分别设有两个中圆孔（29）和下圆孔（30），螺栓（31）依次穿过弹簧垫圈（32）、上圆孔（27）、中圆孔（29）和下圆孔（30），并用螺母（33）将缸体（2）、储气室（14）和过渡件（28）紧固在一起，同时过渡件（28）通过螺纹配合与下连接件（5）结合在一起。

9.如权利要求1所述的发动机前端附件液压式自动张紧器，其特征在于：所述密封单元（13）和所述缸体（2）连接处设有密封圈，同时，所述密封单元（13）内孔中沿轴向依次设有与活塞杆（12）密封配合的密封圈和防尘塞（35），所述活塞杆（12）靠近上连接件（4）的一端以过盈的方式套设有防止上连接件（4）与密封单元（13）的硬接触的缓冲块（38）。