液压张紧装置 相关申请简介
本申请提出的发明已经在申请号为2003-78849，申请日为2003.3.20，发明名称为“液压张紧装置”和申请号为2003-95928，申请日为2003.3.31，发明名称为“液压张紧装置”的日本申请中披露过。在此，本申请要求这些申请在USC35§119(a)条件下的权益，同时，前述各申请均通过引用方式结合在这里。
技术领域 本发明涉及用于向链、带或类似物传递适当张力的液压张紧装置。特别地，本申请属于一种具有棘齿机构的张紧装置，它在液压降低时能阻止活塞的回缩。
背景技术 液压张紧装置通常包括一个外壳，一个以可滑动式装配在外壳上的孔内并通过一弹簧向突出方向偏压的中空活塞以及由活塞和在外壳内的孔所限定的一液体腔室。在操作过程中，传递给活塞末端的来自链或带的压力在理想状态下，由弹簧弹力和腔中的液压压力合力来平衡。但是，在机动车的调速(timing)系统中，来自链的压力传递给活塞末端时(此时在腔中没有足够的液压-比如引擎刚启动时)，很容易造成活塞回缩到外壳中，由此产生噪音和振动。
为了防止活塞的回缩，提出过具有棘齿机构的液压张紧装置，比如公开号为2002-147551的日本专利申请所示的那样。
该棘齿机构包括形成于活塞外圆圆周的齿条齿；开有齿的垫片，该垫片上具有与外壳地横向延伸棘爪孔内的活塞齿条齿相互啮合的齿；一个使开有齿的垫片向齿条齿偏压的环形弹簧。而且，开有齿的垫片的纵向长度稍小于外壳的通孔或棘爪孔的轴向长度。这样，开有齿的垫片可以根据活塞的轴向运动在外壳的棘爪孔内以轴向方向移动。
在现有的棘齿机构中，棘爪构件，如与活塞的棘齿相互啮合的开有齿的垫片，是作为回缩阻止件的，并且其宽度与棘齿的宽度相应。棘爪构件的宽度小于齿条齿顶端的宽度。
因此，在链上如果产生过度的张力并且该过度的负荷施加给活塞的顶端时，棘爪构件在外壳的棘爪孔内随着活塞一起以轴向向后的方向运动，同时挤压棘爪孔的内表面。结果，棘爪孔的内表面出现变形，甚至，棘爪构件被锁在活塞的齿条齿和外壳棘爪孔的内表面之间。
本发明提出的这样的问题，其目的在于提供一有回缩阻止件的液压张紧装置，该回缩阻止件在活塞的回缩过程中可以防止将过度的压力施加给外壳。
发明内容 本发明的液压张紧装置包括一具有活塞孔的外壳，孔的一端朝外壳的外部开口；一径向的朝着外壳内部活塞孔的回缩阻止件开口；一沿活塞孔轴向方向可滑动的中空活塞，所述活塞孔具有内部间隙并与活塞孔形成一液体腔室。活塞的至少外圆周边具有齿条齿。在活塞孔内有使活塞向突出或延伸方向偏压的活塞弹簧。一设于外壳的回缩阻止件开口内的回缩阻止件，具有与活塞齿条齿相互啮合的齿部，并允许活塞向延伸方向运动而阻止其向回缩方向运动。回缩阻止件弹簧在齿条齿啮合方向上偏压齿部。回缩阻止件的宽度大于活塞齿条齿顶端部分的宽度。
在第一个优选实施例中，回缩阻止件开口是一个向外壳内部活塞孔开口的棘爪孔，该回缩阻止件是一棘爪构件，其设置在外壳棘爪孔内，在棘爪孔和棘爪构件之间形成有轴向间隙。在该实施例中，棘爪构件具有和活塞齿条齿相啮合的齿部。同样的，在与齿条齿相啮合方向上偏压齿部的回缩阻止件弹簧是位于外壳棘爪孔内的爪簧。棘爪构件的宽度大于活塞齿条齿端部的宽度。
当活塞在突出方向运动较长距离，活塞的齿条齿便向棘爪构件的齿部移动几个齿距。当活塞弹簧和液体腔室中的液压压力的联合作用力与传递给活塞远端部的链的压缩力相平衡时，活塞将停止运动。
进一步地，当液体腔室中无足够液压压力并且链的压缩力施加给活塞的远端部时，活塞与棘爪构件一起回缩，这时仍然保持活塞的齿条齿与棘爪构件的齿部相互啮合，而且，棘爪构件的后端表面挤压外壳棘爪孔的内表面，这样使得活塞停止运动。
由于棘爪构件的宽度大于活塞齿条齿末端部的宽度，棘爪构件后端表面与外壳棘爪孔的内表面的接触面积增大，这样外壳棘爪孔的内表面的压力表面积也增大，这样在活塞回缩时可以阻止过度的压力通过棘爪构件施加给外壳。
在另一实施例中，在棘爪构件向前推进或回缩时，棘爪孔的表面与棘爪构件的前端面或后端面相接触。
在另一实施例中，棘爪构件的宽度大于活塞齿条齿底部部分的宽度。在这种情况下，外壳棘爪孔内表面的挤压表面进一步增大了，这样更有效地在活塞回缩时阻止过度的压力通过棘爪构件施加给外壳。
在另一实施例中，棘爪构件的宽度大于活塞外部直径的宽度。在这种情况下，外壳棘爪孔内表面的挤压表面也进一步增大了，这样更有效地在活塞回缩时阻止过度的压力通过棘爪构件施加给外壳。
在另一实施例中，外壳由诸如铝的材料制成，其硬度小于棘爪构件的硬度。在这种情况下，当从棘爪构件施加一较高压力时，外壳棘爪孔将相对容易变形。但是，如上文所述，由于棘爪构件的宽度大于至少活塞齿条齿顶端的宽度，从棘爪构件施加给外壳棘爪孔的表面压力变小了。因此，即使外壳的硬度不大，也可以有效地抑制外壳的变形。
在另一实施例中，爪簧具有至少一个U形的弯曲部分，优选地是由一带状的金属片形成的。弯曲部分与棘爪构件的后表面相接触。
在另一实施例中，爪簧具有两个U形的弯曲部分，两弯曲部分以活塞轴的中心线呈对称设置并构成一W形。在这种情况下，棘爪构件的齿部与活塞齿条齿的啮合可以在不需倾斜棘爪构件的条件下稳定地维持。
在另一实施例中，爪簧具有至少一个U形的弯曲部分，优选地是由一带状的金属片弯曲形成的，棘爪构件在一后表面具有一轴向延伸地凹槽。爪簧的U形弯曲部分与该凹槽啮合。
在这种情况下，当棘爪构件与活塞一起运动时，棘爪构件由爪簧的U形弯曲部分引导，保证棘爪构件稳定地轴向运动。而且，由于棘爪构件后部形成有一凹槽，棘爪构件惯性力矩的中心便朝着棘爪构件的齿部移动。于是，当活塞的回转力矩施加于棘爪构件时，棘爪构件的提升便被抑制或阻止。
在另一实施例中，爪簧在其相对端具有一对啮合弯钩，而外壳在棘爪孔的端部开口处具有一对啮合凹槽。爪簧的啮合弯钩与外壳的凹槽相互啮合。
在另一实施例中，外壳在活塞孔的底部具有一止回阀。该止回阀用于允许液体流入腔室而阻止其反向流出腔室。
在第二优选实施例中，回缩阻止件开口是一径向穿透外壳内部活塞孔的固定器孔。而且，回缩阻止件包括一固定在固定器孔上的棘爪固定器，其中该棘爪固定器具有一爪座，用于安装一棘爪构件。棘爪构件设置在固定器孔内活塞的齿条齿上。该棘爪构件具有一与活塞的齿条齿啮合的齿部。向啮合方向偏压该齿部和齿条齿的弹簧，如第一优选实施例中的一样，是一爪簧。但在本实施例中，固定器孔相对于棘爪固定器的连接表面的宽度大于活塞齿条齿顶端部的宽度。
当液体腔室室内部没有足够的液压压力而来自于链的压缩力施加给活塞末端时，活塞与棘爪构件一起回缩，这时仍然保持活塞的齿条齿与棘爪构件的齿部相互啮合。而且，棘爪构件的后端面挤压棘爪固定器的外壳棘爪孔，这样使得活塞停止运动。
这时，棘爪构件通过棘爪固定器向外壳固定器孔的内表面施加压力。由于棘爪固定器相对于固定器孔的连接表面的宽度大于活塞齿条齿顶端部的宽度，施加于外壳固定器孔内表面的压力表面积增大了，因此在活塞回缩时可阻止通过棘爪构件向外壳施加过度的压力。
在一实施例中，棘爪固定器相对于固定器孔的连接表面的宽度大于活塞齿条齿底部的宽度。在这种情况下，外壳固定器孔内表面的压力表面积进一步增大了，因此在活塞回缩时可以有效地阻止过度的压力通过棘爪构件施加给外壳。
在另一实施例中，爪簧在其相对末端具有一对相互啮合的弯钩，而外壳在棘爪孔的端部开口处具有一对啮合凹槽。爪簧的啮合弯钩与外壳的凹槽相互啮合。
在另一实施例中，外壳在活塞孔的一端部开口处具有一扩孔，该扩孔孔径大于活塞孔的孔径。棘爪固定器具有一设置于邻近活塞齿条齿的较低的伸长端部。该棘爪固定器较低的伸长端部可用于阻止活塞的旋转。
图1是本发明液压张紧装置一最佳实施例的透视图。
图2是图1所示液压张紧装置的纵向断面图。
图3是图2所示液压张紧装置的从箭头III方向观测的侧视图。
图4是本发明一实施例中活塞齿条齿的俯视图。
图5是图2中V-V向的断面示意图。
图6是本发明一实施例外壳回缩阻止件孔(“棘爪孔”)的放大透视图。
图7是一示意图，其说明本发明的棘爪构件在外壳和一压力表面上产生的压力表面。
图8是图5所示液压张紧装置一实施例的一变型的侧视图。
图9是根据本发明另一最佳实施例张紧装置的透视图。
图10是如图9所示液压张紧装置的纵向断面图
图11是本发明一实施例中活塞齿条齿的俯视图。
图12是本发明一实施例外壳回缩阻止件孔(或“固定器孔”)的放大透视图。
图13是如图9所示液压张紧装置棘爪固定器的放大透视图。
图14是图10中VI-VI向的横截面示意图。
图15是本发明一实施例中棘爪固定器的俯视图，表明棘爪固定器轴向部分的最大宽度以及活塞齿条齿的宽度。
图16是图15中VIII-VIII向的纵向断面示意图。
图17是图10中箭头IX向的侧视图。
图18是根据本发明一实施例的棘爪固定器的透视图。
图19是本发明一实施例中的另一棘爪固定器的透视图。
在本发明的一优选实施例中，如图1-3中所示，一液压张紧装置1包括一外壳2，该外壳具有轴向延伸的活塞孔2a，其一端向外壳的外部开口。一中空活塞3轴向可滑动地装配在孔2a中，一活塞弹簧4在一从孔2a的突出或延伸方向偏置中空活塞3。
外壳2具有供螺钉(未画出)插入并将张紧装置1固定于引擎的连接孔20，21。在外壳2内部，有一在活塞3和孔2a内壁表面间形成的内部空间3a限定的液体腔室30。一入口通道10形成于外壳2中，用于从外部受压液体源(未示出)向液体腔室30引入发动机油。
一止回阀7优选地设于外壳2的孔2a的底部，用来使液体从入口通道10流入液体腔室室30但阻止反向液体流动。这里，使用一球形止回阀，但是也可使用其它任何具有合适结构的止回阀。
一通气圆盘8优选地设置于活塞3内部间隙3a的顶部，用来将积聚于液体腔室室30里的空气排出张紧装置并控制液体从液体腔室30的泄漏。通气圆盘8在其侧表面有一螺旋形的凹槽(未画出)。活塞3的顶部有一轴向延伸的通孔31。积聚于液体腔室30里的空气与包含空气的液体通过通孔31从通气圆盘8的螺旋形凹槽一起被排出到张紧装置的外部。同时，通气圆盘8具有一杆部8a。活塞弹簧4设置在通气圆盘8杆部8a的周围，该活塞弹簧4的一端向活塞3的顶部方向偏压通气圆盘8。
齿条齿3b形成于活塞3的外圆周面部分(见图4)。在外壳2内有一回缩阻止件开口2b(或棘爪孔)通向活塞孔2a。一棘爪构件5设置在回缩阻止件孔内(为简便起见，下文也称其为开口2b)。棘爪构件5在其底部表面具有与活塞3齿条齿3b相互啮合的齿部5a。在开口2b和棘爪构件5之间形成有一轴向间隙(见图2)。
如图5所示，棘爪构件5的宽度5A至少大于活塞3齿条齿3b的端部部分的宽度3A。优选地，棘爪构件5的宽度5A大于活塞3齿条齿3b底部部分的宽度3B。在一优选实施例中，棘爪构件5的宽度5A大于活塞3的外围直径3D(见图4，5)。在图5中，附图标记50A表示现有技术中棘爪构件的宽度。
如图1-3和5所示，一回缩阻止件弹簧(爪簧6)设置在外壳2的开口2b处并向活塞3的齿条齿3b方向偏压棘爪构件5，以此使得棘爪构件5的齿部5a和活塞3的齿条齿3b相互啮合。
爪簧6优选地设置成至少有一由带状金属片弯曲成的U形部分。这里，如图5所示，爪簧6有两个U形的部分6a，6b。在该实施例中，爪簧6通常为W形。每一U形部分6a，6b都与棘爪构件5的背表面5b相接触。优选地，每一U形部分6a，6b设置成以活塞3的中心线为对称分布。
爪簧6优选地设置成在其相对端部有一对啮合弯钩60，61。如图6所示，外壳2在邻近开口2b处具有一对凹槽22，22’，用于接受爪簧6的啮合弯钩60，61。
除此之外，如图1，6所示，在外壳2活塞孔2a的开口部分附近，形成一轴向通孔23。如图4所示，在活塞3的上部，最好形成一在宽度方向延伸的配合凹槽3e。当活塞3回缩时，通孔23和配合凹槽3e对齐。在运输张紧装置的过程中，活塞3的回缩状态可通过向通孔23和配合合凹槽3e中插入一销钉9来保持(如图3所示)。
如图4所示，在活塞3齿条齿3b的最后一根齿的背面上最好设有一止动凹槽3d，这样，棘爪构件5的齿部5a可以和止动凹槽3d相啮合，从而在活塞3在向凸出方向运动时阻止活塞3的进一步突出。
在操作中，当链松弛或链的张力减小，活塞弹簧4的弹力迫使活塞3从外壳2中伸出。如果棘爪构件5的前端表面5c从外壳2开口2b的内壁表面脱离后，棘爪构件5和活塞3一起运动，齿条齿3b和棘爪构件5的齿部5a相互啮合。而且，如果活塞3在棘爪构件5的前端表面5c与外壳2开口2b的内表面接触后继续运动，活塞3的齿条齿3b经过棘爪构件5齿部5b的一些齿。
活塞3的凸出运动在液体腔室室30里产生真空条件，这将导致止回阀7打开，从入口通道10通过止回阀7向液体腔室30送入润滑油。结果，活塞弹簧4的弹力和液体腔室30的液压通过张紧装置臂共同作用于链，来保持链的张力。
当链条压在活塞3的端部3c并且在液体腔室30里没有足够的液压(如引擎刚启动)时，活塞3与棘爪构件5一起回缩，活塞3的齿条齿3b和棘爪构件5齿部5a的相互啮合得以维持。这样，棘爪构件5的后端表面5d压在外壳2开口2b的内壁表面(图4)，从而导致活塞3的回缩运动停止。
这时，棘爪构件5的后端表面5d(图6)与外壳2开口2b的内壁表面25的接触区域，如在图7中所示，是一阴影部分“a”。与此相对照，现有技术中棘爪构件的接触区域在图7中用阴影部分“b”表示。所以，在图7中可以清楚地看到，本发明使外壳2开口2b的内壁表面25上的接触/压力区域“a”远大于现有技术张紧装置的接触/压力区域“b”，这样，在活塞3回缩时，可以通过棘爪构件5阻止施加过度的压力给外壳2。
结果，即使外壳2由相对较软的材料如铝制成，而且棘爪构件5的硬度大于外壳2的硬度，由于外壳2上棘爪构件5的接触面积增加从而减小了外壳2压力表面上的表面压力值，这样可阻止外壳2表面的变形。
而且，爪簧6的每一U形部分6a，6b设置成以活塞3的轴向中心线对称，具有较大宽度的棘爪构件5将不会向任何一边倾斜，而且棘爪构件5的齿部5a与活塞3的齿条齿3a间的啮合状态可以得到稳定的保持。
图8表示的是第一实施例中棘爪构件和爪簧的一个变型。在该图中，相同的附图标记表示同样的或相似功能的部件。如本图所示，棘爪构件5在其背部表面上有一轴向延伸的凹槽5e。爪簧6在其中心部分形成有一U形部分6c，该部分与棘爪构件5的凹槽5e相啮合。
在该实施例中，由于棘爪构件5在和活塞3一起运动时其被爪簧6的U形部分6c引导，棘爪构件5的轴向运动可以稳定地受到保持。而且，由于在棘爪构件5的背部设有一凹槽，棘爪构件5惯性力矩的中心向下移到棘爪构件5齿部5a的侧边。因此，活塞3的旋转力矩施加给棘爪构件5时，棘爪构件5被阻止从开口2b处抬起。
在上述实施例中，棘爪构件5的宽度5A大于活塞3的外径3D，但本发明并不限于此。最小情况，棘爪构件5的宽度5A大于活塞3齿部3b至少顶端部的宽度。在本实施例中，与先前文献的棘爪构件相比，外壳棘爪孔的压力表面积仍然增大了。
图9-19表示本发明另一最佳实施例(在此同样的数字代表的结构与先前图1-8表示的结构相同)。值得注意的是在这些图中，特别是图9-12，这些实施例的大多数方面与附图1-8所描述的实施例类似。在活塞3的外围圆周部分有一齿条齿3b(见图11)。然而，在该实施例中，固定器孔形成回缩阻止件开口(“开口2b”)而不是棘爪孔。开口2b形成在外壳2中，并径向通向活塞孔2a(见图12)。在活塞3的齿条齿3b开口2b内部设置有一棘爪构件5，这样，具有齿部5a的棘爪构件5与活塞3的齿条齿3b在其底表面处相互啮合。
在外壳2开口2b处设置有一棘爪固定器9’(见图13)。该棘爪固定器9’具有一方形截面的爪壳通孔9a，用来接纳棘爪构件5。棘爪固定器9’优选地在其上部有一方形凸缘部分90以及在其底部设有与凸缘部分90整体形成的一轴向部分91(见图14)，它们被设置在外壳2的开口2b处。如图15，16所示，轴向部分91具有一外圆柱形圆周，并且被开口2b的内壁表面所包围。
棘爪固定器9’轴向部分91处形成有一呈径向突出的凸起92。一大于活塞孔2a的扩孔2c，优选地设置在外壳2活塞孔2a的开口端。棘爪固定器9’可拆分地以将凸起92嵌入扩孔2c的方式装配在锥口开口2b处。另外，棘爪固定器9’的凸起92的底端部分位于与活塞3齿条齿3b相邻的地方，这样可阻止活塞3的旋转。
如图15所示，最大宽度9A-，其是棘爪固定器9’轴向部分91在宽度方向上的最大长度，是棘爪固定器9’的连接表面相对于开口2b的宽度。该宽度大于活塞3齿条齿3b顶端部分的宽度3A。优选地，它也大于活塞3齿条齿3b底端部分的宽度3B(见图14)。
如在图9，10及14-17最清楚地显示，被设置在棘爪固定器9’内的爪簧6向活塞3的齿条齿3b方向偏压棘爪构件5，并使得棘爪构件5的齿部5a与活塞3的齿条齿3b相互啮合。爪簧6优选地在其相对端设有一对配合弯钩60(见图14)。棘爪固定器9’优选地设有一对配合凹槽93来接纳爪簧6的配合弯钩60。
爪簧6优选地具有至少一个由带状金属片弯曲而成的U形弯曲部分6a(见图14)。棘爪构件5优选地在其背部表面5b处有一轴向延伸的凹槽5e，在本实施例中用来接纳爪簧6的U形弯曲部分6a。
在操作时，当链松弛或链的张力减小时，活塞弹簧4迫使活塞3从外壳2中伸出。若在棘爪构件5前端表面5c和棘爪固定器9’的棘爪壳孔9a之间形成一间隙(见图15)，活塞3将和棘爪构件5一起运动，且齿条齿3b与棘爪构件5的齿部5a相互啮合。如果因棘爪构件5前端表面5c与棘爪固定器9’的棘爪壳孔9a相接触，活塞3随前端表面5c继续运动时，活塞3的齿条齿3b经过棘爪构件5齿部5b的一些齿。
在此情况下链压在活塞3的顶端3c并且在液体腔室30内没有足够的液压压力时(如引擎刚启动)，活塞3和棘爪构件5一起回缩而保持活塞3的齿条齿3b与棘爪构件5齿部5a的相互啮合。棘爪构件5的后端表面5d(图15)压在棘爪壳孔9a时，导致活塞3的回缩运动中止。
棘爪构件5通过棘爪固定器9’的轴向部分91向外壳2开口2b的内壁表面25施加压力。由于棘爪固定器9’轴向部分91的最大宽度9A大于活塞3齿条齿3b顶端的宽度3A，相对于外壳2开口2b的内壁表面25，棘爪固定器9’轴向部分91的接触面积增大了。因此，施加于外壳2开口2b内壁表面25的压力表面积也增大了，这样，在活塞3回缩时可以阻止棘爪构件5向外壳2施加过度的压力，并且阻止了外壳2的变形。
另外，由于棘爪固定器9’轴向部分91的最大宽度9A优选地大于活塞3齿条齿3b底端面的宽度3B，施加于外壳2开口2b内壁表面25的压力表面积进一步增大了，因此在活塞3回缩时可以有效地阻止棘爪构件5向外壳2施加过度的压力。
本发明的棘爪固定器不仅仅限于上文描述的具有轴向部分的实施例。也可以使用如图18所示的具有圆表面的棘爪固定器100。在这个变型中，棘爪固定器100相对端表面101压配在外壳2开口2b内。附图标记100a表示的是在棘爪固定器100内形成的棘爪壳孔。
图19表示的是根据本发明另一实施例变形后的棘爪固定器110。在棘爪固定器110的相对端部设有凸缘112。棘爪固定器110以凸缘112与形成于外壳2开口2b处的凹槽(未示出)相啮合的方式可分离地装配在开口2b处。附图标记110a是形成于棘爪固定器110内的棘爪壳孔。
本发明所属领域的普通技术人员能根据前述技术在不离开本发明精神和基本特征的条件下可对本发明及其实施例作出改进。本文所描述的实施例及例子应认为是对本发明的说明而不是限制。因此，本发明的范围由权利要求而不是前面的描述来表示。从而，本发明已结合特殊实施例及例子得以描述，对结构、顺序、材料等进行的改进对于熟悉本领域的人员来说是显而易见的，而且也都落在本发明的范围内。因此，为说明实施例在此采用的标记并不意味着限制权利要求的范围，而它们本身叙述的发明特征应被认为是本发明的基础。