一种发动机正时链传动系统论文和设计-张锐

全文摘要

本实用新型公开一种发动机正时链传动系统，包括：进气侧凸轮轴链轮、排气侧凸轮轴链轮、曲轴链轮、绕设在进气侧凸轮轴链轮、排气侧凸轮轴链轮和曲轴链轮上的正时链条、紧贴正时链条的动轨、以及顶紧动轨的正时张紧器，正时张紧器包括张紧器壳体，张紧器壳体上设有多个用于容置液体的柱塞液压腔，且每个柱塞液压腔的底部设置有一单向阀，每个柱塞液压腔内还容置柱塞弹簧、以及柱塞，每个柱塞一端顶紧动轨，另一端通过柱塞弹簧顶紧柱塞液压腔的底部，柱塞液压腔的底部远离动轨。本实用新型通过设置多个柱塞液压腔，从而可以适当减小正时张紧器中单个弹簧的弹簧力，降低链系统工作时的总摩擦损失。

主设计要求

1.一种发动机正时链传动系统，其特征在于，包括：进气侧凸轮轴链轮、排气侧凸轮轴链轮、曲轴链轮、绕设在所述进气侧凸轮轴链轮、所述排气侧凸轮轴链轮和所述曲轴链轮上的正时链条、紧贴所述正时链条的动轨、以及顶紧所述动轨的正时张紧器，所述正时张紧器包括张紧器壳体，所述张紧器壳体上设有多个用于容置液体的柱塞液压腔，且每个所述柱塞液压腔的底部设置有一单向阀，每个所述柱塞液压腔内还容置柱塞弹簧、以及柱塞，每个所述柱塞一端顶紧所述动轨，另一端通过所述柱塞弹簧顶紧所述柱塞液压腔的底部，所述柱塞液压腔的底部远离所述动轨。

设计方案

2.根据权利要求1所述的发动机正时链传动系统，其特征在于，所述柱塞液压腔包括主柱塞液压腔和二级柱塞液压腔，所述柱塞弹簧包括容置于所述主柱塞液压腔内的主柱塞弹簧和容置于所述二级柱塞液压腔内的二级柱塞弹簧，所述柱塞包括容置于所述主柱塞液压腔内的主柱塞和容置于所述二级柱塞液压腔内的二级柱塞。

3.根据权利要求2所述的发动机正时链传动系统，其特征在于，所述主柱塞顶紧所述动轨的端部还设有主柱塞卡箍。

4.根据权利要求2所述的发动机正时链传动系统，其特征在于，所述动轨包括：动轨支架、设置在所述动轨支架一侧的动轨弹簧容置腔、以及设置在所述动轨支架另一侧的动轨摩擦面，所述动轨弹簧容置腔内容置有动轨弹簧帽、以及动轨弹簧，所述动轨弹簧帽一端通过所述动轨弹簧顶紧所述动轨弹簧容置腔的底部，另一端与所述二级柱塞连接，所述主柱塞顶紧所述动轨支架远离所述动轨摩擦面的一侧。

5.根据权利要求4所述的发动机正时链传动系统，其特征在于，所述二级柱塞液压腔的直径小于所述主柱塞液压腔的直径。

6.根据权利要求4所述的发动机正时链传动系统，其特征在于，所述动轨弹簧的刚度大于所述主柱塞弹簧，且所述动轨弹簧的刚度大于所述二级柱塞弹簧。

7.根据权利要求2所述的发动机正时链传动系统，其特征在于，所述二级柱塞液压腔的腔壁设置有释放销开孔。

8.根据权利要求1～7任一项所述的发动机正时链传动系统，其特征在于，每个所述柱塞内还设有柱塞控油盘。

9.根据权利要求1所述的发动机正时链传动系统，其特征在于，所述曲轴链轮包括多个用于与所述正时链条啮合的前排齿，多个所述前排齿的节圆半径不同。

10.根据权利要求9所述的发动机正时链传动系统，其特征在于，多个所述前排齿的节圆半径从小到大依次变化。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及发动机相关技术领域，特别是一种发动机正时链传动系统。

背景技术

发动机正时传动系统用来连接发动机曲轴及发动机凸轮轴，通常情况下，发动机下方的曲轴通过前端曲轴链轮带动正时链条或正时皮带，驱动发动机上方的凸轮轴链轮，进而驱动轮轴转动。再由凸轮轴驱动摇臂挺柱机构使气门做上下往复运动。同时，发动机正时传动系统使曲轴转角时刻和凸轮轴转角时刻保持稳定的相对相位关系，实现气门在正确的时刻开闭。

目前，国家法规对碳排放量要求日益严苛。与此同时，客户对汽车的舒适性要求也越来，发动机的NVH表现随之变得越发重要。进一步降低发动机的摩擦损失，提高NVH表现以满足燃油经济性和舒适性需求已经是发动机开发过程中着重关注的部分。

传统的发动机正时链传动系统使用弹簧活塞与带有单向阀结构的液压腔相结合的张紧器为链系统提供张紧力。该类型系统在发动机低转速低油压时为保持足够张紧力维持系统稳定，通常需要将弹簧力设置在40N 以上。而过高的弹簧张力带来了较高的摩擦损失。而一直以来传统的齿形链的设计存在阶次噪音可能较高的问题。

实用新型内容

基于此，有必要针对现有技术高摩擦损失和高噪音的技术问题，提供一种发动机正时链传动系统。

本实用新型提供一种发动机正时链传动系统，包括：进气侧凸轮轴链轮、排气侧凸轮轴链轮、曲轴链轮、绕设在所述进气侧凸轮轴链轮、所述排气侧凸轮轴链轮和所述曲轴链轮上的正时链条、紧贴所述正时链条的动轨、以及顶紧所述动轨的正时张紧器，所述正时张紧器包括张紧器壳体，所述张紧器壳体上设有多个用于容置液体的柱塞液压腔，且每个所述柱塞液压腔的底部设置有一单向阀，每个所述柱塞液压腔内还容置柱塞弹簧、以及柱塞，每个所述柱塞一端顶紧所述动轨，另一端通过所述柱塞弹簧顶紧所述柱塞液压腔的底部，所述柱塞液压腔的底部远离所述动轨。

进一步的，所述柱塞液压腔包括主柱塞液压腔和二级柱塞液压腔，所述柱塞弹簧包括容置于所述主柱塞液压腔内的主柱塞弹簧和容置于所述二级柱塞液压腔内的二级柱塞弹簧，所述柱塞包括容置于所述主柱塞液压腔内的主柱塞和容置于所述二级柱塞液压腔内的二级柱塞。

更进一步的，所述主柱塞顶紧所述动轨的端部还设有主柱塞卡箍。

更进一步的，所述动轨包括：动轨支架、设置在所述动轨支架一侧的动轨弹簧容置腔、以及设置在所述动轨支架另一侧的动轨摩擦面，所述动轨弹簧容置腔内容置有动轨弹簧帽、以及动轨弹簧，所述动轨弹簧帽一端通过所述动轨弹簧顶紧所述动轨弹簧容置腔的底部，另一端与所述二级柱塞连接，所述主柱塞顶紧所述动轨支架远离所述动轨摩擦面的一侧。

再进一步的，所述二级柱塞液压腔的直径小于所述主柱塞液压腔的直径。

再进一步的，所述动轨弹簧的刚度大于所述主柱塞弹簧，且所述动轨弹簧的刚度大于所述二级柱塞弹簧。

更进一步的，所述二级柱塞液压腔的腔壁设置有释放销开孔。

再进一步的，每个所述柱塞内还设有柱塞控油盘。

进一步的，所述曲轴链轮包括多个用于与所述正时链条啮合的前排齿，多个所述前排齿的节圆半径不同。

更进一步的，多个所述前排齿的节圆半径从小到大依次变化。

本实用新型通过设置多个柱塞液压腔，从而可以适当减小正时张紧器中单个弹簧的弹簧力，降低链系统工作时的总摩擦损失。

附图说明

图1为本实用新型一种发动机正时链传动系统的结构示意图；

图2为正时张紧器的结构示意图；

图3为动轨结构示意图；

图4为曲轴链轮结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细的说明。

如图1所示为本实用新型一种发动机正时链传动系统的结构示意图，包括：进气侧凸轮轴链轮1、排气侧凸轮轴链轮2、曲轴链轮3、绕设在所述进气侧凸轮轴链轮1、所述排气侧凸轮轴链轮2和所述曲轴链轮3 上的正时链条4、紧贴所述正时链条4的动轨5、以及顶紧所述动轨5的正时张紧器6，如图2所示，所述正时张紧器6包括张紧器壳体61，所述张紧器壳体61上设有多个用于容置液体的柱塞液压腔62、63，且每个所述柱塞液压腔62、63的底部设置有一单向阀，每个所述柱塞液压腔62、 63内还容置柱塞弹簧64、65、以及柱塞66、67，每个所述柱塞66、67 一端顶紧所述动轨5，另一端通过所述柱塞弹簧64、65顶紧所述柱塞液压腔62、63的底部，所述柱塞液压腔62、63的底部远离所述动轨5。

具体来说，当发动机启动后，在曲轴扭振，转速波动和凸轮轴相位调节的作用影响下，链系统一直处于动态调节状态，动轨5会绕上方支撑轴左右摆动。正时张紧器的作用是在动轨5左右摆动动态调节过程中维持合适的张紧力，既要避免系统过度松弛导致嗒嗒异响甚至跳齿，也要避免张紧力过高导致链系统啸叫异响和和高摩擦功损失。正时张紧器的柱塞液压腔62、63中注入高压油，然后柱塞66、67在内部高压油腔的液压力和柱塞弹簧的弹簧力共同作用下，顶住动轨5，起到张紧正时链条4的作用，维持整个链系统稳定工作。

图2是正时张紧器的结构示意图，当动轨5向右摆动时，柱塞66、 67在弹簧力的作用下伸出，使系统维持张紧。当动轨5向左摆动时柱塞液压腔62、63内的压力迅速升高，柱塞66、67在弹簧力和液压力的共同作用下顶住动轨，维持系统稳定。相比传统张紧器只有一个柱塞的情况，本实用新型的正时张紧器有多个柱塞结构。在需要提供液压力时可以更加迅速建立油压提供较高的液压力，因此可以适当减小正时张紧器的柱塞弹簧的弹簧力，从而降低链系统工作时的总摩擦损失。

本实用新型通过设置多个柱塞液压腔，从而可以适当减小正时张紧器中单个弹簧的弹簧力，降低链系统工作时的总摩擦损失。

在其中一个实施例中，所述柱塞液压腔包括主柱塞液压腔62和二级柱塞液压腔63，所述柱塞弹簧包括容置于所述主柱塞液压腔62内的主柱塞弹簧64和容置于所述二级柱塞液压腔63内的二级柱塞弹簧65，所述柱塞包括容置于所述主柱塞液压腔62内的主柱塞66和容置于所述二级柱塞液压腔63内的二级柱塞67。

本实施例设置两个柱塞液压腔，从而可以适当减小正时张紧器中单个弹簧的弹簧力，降低链系统工作时的总摩擦损失。

在其中一个实施例中，所述主柱塞64顶紧所述动轨5的端部还设有主柱塞卡箍68。

在其中一个实施例中，所述动轨5包括：动轨支架51、设置在所述动轨支架51一侧的动轨弹簧容置腔52、以及设置在所述动轨支架5另一侧的动轨摩擦面53，所述动轨弹簧容置腔52内容置有动轨弹簧帽54、以及动轨弹簧55，所述动轨弹簧帽54一端通过所述动轨弹簧55顶紧所述动轨弹簧容置腔52的底部，另一端与所述二级柱塞67连接，所述主柱塞66顶紧所述动轨支架51远离所述动轨摩擦面52的一侧。

如图3所示为动轨结构示意图，其中动轨弹簧55通过动轨弹簧帽54 与正时张紧器的二级柱塞67接触配合。当发动机在高转速下机油压力较高时，二级柱塞67会压缩动轨高刚度弹簧，保证系统张紧力不会过度升高，提高了链系统的动态稳定性，同时还可以避免产生啸叫和摩擦损失过大的问题。

在其中一个实施例中，所述二级柱塞液压腔63的直径小于所述主柱塞液压腔62的直径。

本实施例的二级柱塞液压腔直径较小，且泄漏量较低，在需要提供液压力时可以更加迅速建立油压提供较高的液压力。

具体地，由于动轨弹簧55通过动轨弹簧帽54与正时张紧器的二级柱塞67接触配合，因此，当发动机在高转速下机油压力较高时，二级柱塞由于内部液压腔直径小，泄漏量低导致来不及泄油，使得二级柱塞不断刚性伸长，此时二级柱塞会压缩动轨高刚度弹簧，保证系统张紧力不会过度升高，提高了链系统的动态稳定性，同时还可以避免产生啸叫和摩擦损失过大的问题。

在其中一个实施例中，所述动轨弹簧55的刚度大于所述主柱塞弹簧 64，且所述动轨弹簧55的刚度大于所述二级柱塞弹簧65。

本实施例的柱塞弹簧刚度较低，避免较高的摩擦损失。

在其中一个实施例中，所述二级柱塞液压腔63的腔壁设置有释放销开孔69。

具体来说，在装配时使用张紧器释放销610帮助装配，当链系统装配完成后从释放销开孔69中拔出张紧器释放销7，以释放张紧器。

在其中一个实施例中，每个所述柱塞66、67内还设有柱塞控油盘。

如图4所示，在其中一个实施例中，所述曲轴链轮3包括多个用于与所述正时链条4啮合的前排齿31，多个所述前排齿31的节圆半径不同。

曲轴链轮如图4所示，曲轴链轮3优选为粉末冶金烧结成形，带两排齿，齿数均为25齿。前排齿31与正时链条4啮合，后排齿32与油泵链条7啮合。

后排齿32与油泵链轮啮合的齿形为传统的定节圆半径，而与正时链条4啮合的前排齿31则采用了变节圆半径，该设计可以抵消特定顺序的曲轴扭振和凸轮轴扭振，降低噪音水平。

在其中一个实施例中，多个所述前排齿的节圆半径从小到大依次变化。

作为本实用新型最佳实施例，一种发动机正时链传动系统的结构示意图，包括：进气侧凸轮轴链轮1、排气侧凸轮轴链轮2、曲轴链轮3、绕设在所述进气侧凸轮轴链轮1、所述排气侧凸轮轴链轮2和所述曲轴链轮3上的正时链条4、紧贴所述正时链条4的动轨5、顶紧所述动轨5的正时张紧器6、油泵链条7，油泵链轮8、油泵张紧器9、定轨10、以及上导轨11，如图2所示，所述正时张紧器6包括张紧器壳体61，所述张紧器壳体61上设有主柱塞液压腔62和二级柱塞液压腔63，且主柱塞液压腔62和二级柱塞液压腔63的底部均设置有一单向阀，主柱塞液压腔 62内容置低刚度的主柱塞弹簧64和主柱塞66，二级柱塞液压腔63内容置低刚度的二级柱塞弹簧65和二级柱塞67，所述主柱塞64顶紧所述动轨5的端部还设有主柱塞卡箍68，所述二级柱塞液压腔63的腔壁设置有释放销开孔69，所述二级柱塞液压腔63的直径小于所述主柱塞液压腔 62的直径。

如图3所示，所述动轨5包括：动轨支架51、设置在所述动轨支架 51一侧的动轨弹簧容置腔52、以及设置在所述动轨支架5另一侧的动轨摩擦面53，所述动轨弹簧容置腔52内容置有动轨弹簧帽54、以及高刚度的动轨弹簧55，所述动轨弹簧帽54一端通过所述动轨弹簧55顶紧所述动轨弹簧容置腔52的底部，另一端与所述二级柱塞67连接，所述主柱塞66顶紧所述动轨支架51远离所述动轨摩擦面52的一侧。

如图4所示，曲轴链轮3优选为粉末冶金烧结成形，带两排齿，齿数均为25齿。前排齿31与正时链条4啮合，后排齿32与油泵链条7啮合。

后排齿32与油泵链轮啮合的齿形为传统的定节圆半径，而前排齿与正时链条4啮合的齿轮则采用了变节圆半径，该设计可以抵消特定顺序的曲轴扭振和凸轮轴扭振，降低噪音水平。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

设计图

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