CN101245719B - 改良的液压间隙调节器 - Google Patents

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Abstract

一种改良的液压间隙调节器包括具有中心的圆柱形缸筒的圆柱形主体。中空柱塞可在缸筒内往复移动并在其内包括贮藏腔。柱塞和缸筒具有紧密间隙。柱塞和缸筒的封闭端限定了高压腔。柱塞的孔口壁将贮藏腔与高压腔隔开。在孔口内设置了止回阀，以便允许油从贮藏腔中单向流入高压腔。设置在高压腔内的柱塞弹簧驱使柱塞远离缸筒的封闭端。在柱塞远离高压腔的一端设置了座部。柱塞包括邻近座部用于保存油的周向槽，以便在空隙内保持油密封，从而限制空气经由该空隙的泄漏。

Description

改良的液压间隙调节器
技术领域
本发明涉及用于内燃机的液压间隙调节器(lash adjuster)，尤其是涉及一种改良的液压间隙调节器。
背景技术
在有关液压间隙调节器的技术领域中，公知间隙调节器作为其间隙控制功能的一部分会经受“回漏(leak-down)”。“回漏”指的是间隙调节器柱塞的下行冲程因受到关联气缸阀的阀弹力的反作用而引起间隙调节器高压腔中油量的减少。在间隙调节器本体内经由柱塞和导向缸筒之间的校准空隙发生了液压间隙调节器的回漏。
在多缸发动机中，当发动机停止时，气缸阀中的一个或多个停放在其各自凸轮的升降部分或凸起部上。这些位置导致阀弹簧受压，从而提供了引起间隙调节器回漏的反作用力。
在发动机已关闭一段时间后，向液压间隙调节器供油的发动机油道将会流出和吸入空气，从而常常会导致间隙调节器的柱塞上部曝露于空气。此外，在发动机因不运行而冷却时，高压腔内的压力因腔内油的收缩而将慢慢低于大气压力。高压腔内油的缓慢收缩不足于打开间隙调节器设置在高压腔和贮藏腔之间的止回阀。但是，油的缓慢收缩却足够将油从柱塞和缸筒之间的空隙吸入到高压腔内。在一些气阀机构的设计中，在柱塞和缸筒之间的空隙上部未供给足够的还用于防止空气从所述空隙进入的油。
在重新启动发动机时，气缸阀将从凸轮凸起部向基圆移动，而关联的液压间隙调节器将会下行以便除去在间隙调节器回漏期间产生的间隙。液压间隙调节器的上行冲程因柱塞的弹簧力而引起。柱塞的该返回冲程在重启时快速发生并导致了高压腔内压力的大幅降低。由于此时柱塞和缸筒之间的油膜常常会碎裂或不再存在，故最容易进入高压腔内的流动路径为空气经由所述空隙进入的流动路径。于是间隙调节器高压腔内的空气导致不充分的间隙调节从而可听到气阀机构产生的噪音。这种状况会一直保持到从高压腔中清除了空气为止，所述空气通常是在经由柱塞回到缸筒间隙的通路内。
发明内容
本发明提供了一种改良的液压间隙调节器，其防止了空气经由缸筒/柱塞的空隙吸入到高压腔中。该改良的液压间隙调节器包括位于缸筒/柱塞的空隙处的密封装置，该密封装置防止空气经由缸筒/柱塞的空隙漏入高压腔中，同时因间隙调节器的正常回漏所需而允许油经由该空隙流出高压腔。本发明还涉及流动路径的保持，该流动路径自贮藏腔经由止回阀进入高压腔以及经由缸筒/柱塞的空隙离开高压腔，但并非以相反方向。
在示范性实施例中，根据本发明的液压间隙调节器包括具有环形槽以便从发动机的油道中接收油的圆柱形主体。该圆柱形主体包括中心的圆柱形的缸筒(bore)和经由圆柱形主体壁进入缸筒的第一油入口通路。中空柱塞可在缸筒内往复移动且在其内具有贮藏腔。第二油入口通路经过柱塞壁进入贮藏腔。
柱塞和缸筒的封闭端限定了高压腔。柱塞的孔口壁将贮藏腔与高压腔隔开。止回阀设置在孔口内，并允许油经由孔口从贮藏腔流入高压腔同时防止油从高压腔中流到贮藏腔。止回阀弹簧保持关闭止回阀直至贮藏腔的油压超出高压腔的压力。
柱塞弹簧设置在高压腔内。柱塞弹簧驱使驱散远离缸筒的封闭端。根据本发明，柱塞在第二油入口通路和柱塞远离高压腔的一端还包括周向槽，以便防止空气经由校准空隙漏入高压腔内。
在具体实施例中，周向槽构造成在空隙上部保持小的贮油器以便保持油密封并防止空气向下经过空隙。
在本发明的另一个实施例中，间隙调节器包括设置在槽内的密封环。密封环可以是可扩大的环，该可扩大的环通过柱塞上移(间隙的抬起)或向下的油压用以密封空隙而扩大，以及为开启间隙而收缩。具有小间距的该环可以是金属或塑料的。
在本发明的又一个实施例中，间隙调节器可包括弹性体密封件，该弹性体密封件设置在槽内并且为了单向流动而成为凸轮式的(cammed)或倾斜的。
结合附图并根据下文中本发明某些具体实施例的说明，将会更全面地理解本发明这些和其它的特征和优点。
附图说明
图1为根据本发明的内燃机的示意图，该内燃机包括具有液压间隙调节器的气阀机构(valvetrain)；
图2为图1液压间隙调节器的截面图；
图3为液压间隙调节器中的柱塞示图；
图4为图3柱塞的示意图；
图5为液压间隙调节器柱塞备选实施例的示图，该液压间隙调节器柱塞在周向槽内具有密封环；
图6A和图6B为图5柱塞的示意图，其示出了“O形环”弹性体密封件在槽内的扩大和收缩；
图7A和图7B为柱塞在周向槽内具有间距型密封环的示意图；和
图8为U型弹性体密封件又一个实施例的示图，该U型弹性体密封件设置在液压间隙调节器的柱塞槽内。
具体实施方式
首先详细地参照附图的图1，数字10总体上表示例如包括气缸体11的内燃机，该气缸体11具有至少一个通过气缸头13而在其一端封闭的气缸12。活塞14可在各个气缸12内往复移动，且和气缸头13共同限定了容积可变的燃烧腔16。气缸头13包括气缸入口端口20和连通各个气缸12的排放端口(未示出)。作为示例，虽然以下讨论的是入口端口(和入口阀)，当应理解的是，该讨论同样应用于排放端口(和排放阀)。
各个气缸入口端口20受控于通过阀弹簧24偏压并安装在气缸头13内的入口阀22。包括入口摇杆臂26的阀驱动机构接合入口阀22并枢轴地安装到气缸头13上。阀升降杆28可往复移动地设置在发动机10的发动机升降杆通道32的缸筒30内。安装在凸轮轴36上的入口凸轮34通过往复移动升降杆28以便经由例如推杆38转动入口摇杆臂26，从而机械地驱动各个入口阀22。
阀升降杆28为液压间隙调节类型的阀升降杆，在此通常称作液压间隙调节器。如图2所示，液压间隙调节器28包括伸长的大致圆柱形主体40，该圆柱形主体40在其侧壁43内具有外部环形油槽42。环形油槽42从连接发动机油润滑系统并连通升降杆通道缸筒30的油道44接收发动机油。圆柱形主体40还包括其内具有敞开端48的中心的圆柱形缸筒46。第一油入口通路50经由圆柱形主体40的侧壁43延伸进缸筒46内以便允许油从环形油槽42流入该缸筒内。
中空柱塞52经由敞开端48容纳在缸筒46内，且可在缸筒内往复移动。柱塞52具有贮藏内腔54，油经由贯穿柱塞52的侧壁58延伸的第二油入口通路56从缸筒46输入该贮藏内腔54中。高压腔60通过柱塞52和缸筒46的封闭端62所限定。柱塞52的孔口壁64将贮藏腔54自高压腔60中隔开。止回阀66，例如通过止回球弹簧67的偏置而关闭的止回球笼型止回阀，允许油从贮藏腔54经由孔口壁64的孔口68单向流入高压腔60，但会阻止油从高压腔60流回贮藏腔54中。柱塞弹簧70或其它同样适合的弹性构件设置在高压腔60内，并朝向缸筒的敞开端48驱使柱塞52远离缸筒46的封闭端62。柱塞52和缸筒46之间校准的紧密空隙72允许来自高压腔60的油受控地泄漏。油经过狭窄空隙72的这种泄漏通常称作液压间隙调节器的回漏，且其对于下文将更为详细地描述的正常的间隙调节而言是必需的。
液压间隙调节器28还可包括设置在柱塞52远离高压腔60的端部76处的座部74。座部74可以是具有孔口的推杆座，该推杆座不仅流体连通第一油入口通路50还连通推杆38内向阀驱动机构输油的油通路78。备选地，座部74可以是指状从板座或其它与发动机使用的阀驱动机构类型相配合的座部。
对于发动机10的特定气缸12而言，发动机运行时凸轮轴36转动入口凸轮34。随着凸轮34的凸起部80克服液压间隙调节器28的转动，液压间隙调节器大致向上地移动。间隙调节器28的上移抬升推杆38，从而转动摇杆臂26用以驱动入口阀22进入开启位置。在阀的驱动期间，液压间隙调节器的柱塞52受到阀弹簧24反作用力的作用相对于圆柱形主体40向下/向内移动(也就是，柱塞52向封闭端62移动)。这会导致间隙调节器的回漏。校准经由空隙72泄漏的油量以便正常地运转发动机。
随着凸轮轴36随后进一步地转动入口凸轮凸起部34，间隙调节器28向凸轮凸起部的基圆部82移动。间隙调节器28因而大致向下地移动，于是降低了推杆38并转动摇杆臂26，从而允许阀弹簧24使得入口阀22回复到关闭位置。在阀关闭后，柱塞弹簧70驱使间隙调节器28的柱塞52相对于圆柱形主体40向上/向外地移动用以抬起阀间隙。这会导致止回阀66的开启从而将油从贮藏腔54吸入高压腔60内。
在发动机10已长时间停止的非使用期间，供给间隙调节器28的油道排出并重填空气。在一些发动机中，这会使得柱塞52的上部远端76曝露于空气。此外，在发动机在发动机的非使用期间冷却时，高压腔60内的压力由于腔60中油的收缩而将慢慢低于大气压力。高压腔60内油的缓慢收缩不足以开启止回阀66，但会导致将油从空隙72吸入高压腔60内，从而进一步地使得柱塞曝露于空气。
现在参照图2至图4，本发明在第二油入口通路56和柱塞的远端76之间绕着柱塞52的侧壁58提供了周向外槽84。槽84构造成限制空气经过柱塞相对于圆柱形主体的空隙72进入贮藏腔54。在第一实施例中，周向槽84起到保存油的小贮藏器的作用以便保持空隙72内的油密封，从而防止空气经由空隙72流进高压腔60内。油通过其对金属的自然粘附及其表面张力而保存在槽84内。
在发动机停止期间，槽84中的油成为当柱塞52的远端部76曝露于空气时保持空隙密封的供油源(例如见图3)。这会防止空气在发动机的非使用期间进入高压腔60内。此外，一旦起动发动机时，槽84中的油在空隙72内提供了密封以便在柱塞52向上/向外地移动从而扩大高压腔60时，确保油从贮藏腔54流进高压器而非空气经由空隙72流进高压腔内。这是需要的，因为高压腔60内空气的存在可导致不足的间隙调节并因而可听到发动机的噪音。本发明有助于确保所有的流体流从贮藏腔54进入高压腔60内并经由空隙72流出，以及确保流体尤其是空气不会经由空隙流进高压腔。
转动图5至图7B，在本发明的第二实施例中，可在周向槽184内设置诸如可扩大型环的密封环186。具有小间距的密封环186可以是金属或塑料的，或者是由柔性的弹性体材料制成。通常，密封环186扩大以便密封空隙172，以及自然收缩用以开启空隙172。更具体地，密封环186和/或周向槽184定型成当柱塞向上/向外移动以便抬起间隙时使得密封环186扩大，由此密封环186提供了密封从而防止空气经由空隙172吸入高压腔160中。此外，密封环186当柱塞152向下/向内移动时收缩以便允许空隙172中的敞开路径用于间隙调节器的正常回漏。
本实施例中，槽184可包括凸轮面(cammed surface)188，该凸轮面188在柱塞上移时有助于扩大密封环186，而在柱塞下移时有助于收缩密封环186。如图6A和图6B所示，凸轮面188可相对于柱塞壁158倾斜成除了90度以外的一定角度。密封环186可具有大致圆形的截面。备选地，如图7A和图7B所示，密封环286可具有其中的一个面与对置面不平行的梯形截面。非平行面可以像槽284的凸轮面288那样成相同的角度，以便密封环286沿着凸轮面288平稳和容易地滑动。
转到图8，在本发明的第三实施例中，可在柱塞的周向槽内设置U型的弹性体密封件390。密封件390设计成在一个流动方向上提供良好的密封从而防止在该方向上的流动，同时却允许在相反方向上的流动。该实施例中，弹性体密封件390布置在槽内以便防止沿高压腔方向经由空隙的流动从而防止了空气进入高压腔内。然而为了间隙调节器的正常回漏，密封件390允许高压腔经由空隙的流出。图8中通过箭头示意性地示出了密封方向和流动方向。
在示出的实施例中，密封件390通常具有U型截面，该U型截面包括基部392和两个自基部392一侧的端部延伸的腿部394。在腿部394和基部392的该侧之间限定了开槽396。接近密封件390开槽396侧的流体流驱使腿部394向外以便形成防止经过密封件390流动的密封。接近密封件390基部392侧的流体流向内朝向开槽396推动腿部394以便允许经过密封件390的流动。然而应理解的是，弹性体密封件的其它截面形状只要其能够像密封件390那样执行相同的功能便会落入本发明的范围内。
虽然通过参照一定的优选实施例对本发明进行了描述，但应理解的是在本发明所描述原理的精神和范围内可做出许多变化。因此，本发明并非意图限制于所公开的实施例，而是具有由所附权利要求的用语所允许的全部范围。

Claims (14)

1.一种液压间隙调节器，包括：
圆柱形主体，具有用于从发动机的油道中接收油的环形油槽；
中心的圆柱形缸筒，在所述主体内并具有封闭端；
第一油入口通路，经由所述主体的侧壁进入到所述缸筒内；
中空柱塞，可在所述缸筒内往复移动并在其内具有贮藏腔；
第二油入口通路，经由所述柱塞的侧壁进入所述贮藏腔；
由所述柱塞和所述缸筒的所述封闭端限定的高压腔，所述柱塞和所述缸筒具有紧密空隙，以便限制油从所述高压腔的泄漏；
将所述贮藏腔与所述高压腔隔开的所述柱塞的第二壁，所述第二壁包括受控于止回阀的孔口，所述止回阀是可操作的，以便允许油经由所述孔口从所述贮藏腔流到所述高压腔，并且防止油从所述高压腔流到所述贮藏腔；
设置在所述高压腔内的柱塞弹簧，在空载时驱动所述柱塞远离所述缸筒的所述封闭端，以便将油吸入进所述高压腔内；和
在所述第二油入口通路和所述柱塞的远离所述高压腔的一端之间绕着所述柱塞的所述侧壁的周向外槽，所述槽构造成限制空气经过所述柱塞相对于主体的空隙进入到所述贮藏腔内。
2.根据权利要求1所述的液压间隙调节器，其特征在于，所述周向外槽保存油，以便在所述空隙内保持油密封，从而防止空气经过所述空隙。
3.根据权利要求1所述的液压间隙调节器，其特征在于，在所述周向外槽内设置了密封环。
4.根据权利要求3所述的液压间隙调节器，其特征在于，所述密封环为可扩大的环。
5.根据权利要求4所述的液压间隙调节器，其特征在于，所述密封环是可扩大的，以便密封所述空隙且收缩成用以开启所述空隙。
6.根据权利要求3所述的液压间隙调节器，其特征在于，所述密封环为弹性体密封件。
7.根据权利要求1所述的液压间隙调节器，其特征在于，所述液压间隙调节器包括设置在所述柱塞远离所述高压腔的所述端处具有孔口的推杆座，所述具有孔口的推杆座流体连通所述第一油入口通路。
8.一种液压间隙调节器，包括：
具有中心的圆柱形缸筒的圆柱形主体，所述圆柱形缸筒具有封闭端；
中空柱塞，可在所述缸筒内往复移动且在其内具有贮藏腔；
由所述柱塞和所述缸筒的所述封闭端限定的高压腔，所述柱塞和所述缸筒具有紧密的空隙，以便限制油从所述高压腔的泄漏；
具有孔口的柱塞壁，将所述贮藏腔与所述高压腔隔开；
止回阀，其可操作以便允许油经由所述孔口从所述贮藏腔流到所述高压腔，并防止油从所述高压腔流到所述贮藏腔；
设置在所述高压腔内的柱塞弹簧，驱使所述柱塞远离所述缸筒的所述封闭端；
座部，设置在所述柱塞远离所述高压腔的一端；和
邻近所述座部绕着所述柱塞的周向外槽，所述外槽构造成保存油，以便在所述空隙内保持油密封，从而防止空气经过所述空隙。
9.根据权利要求8所述的液压间隙调节器，其特征在于，所述座部为推杆座。
10.一种液压间隙调节器，包括：
具有中心的圆柱形缸筒的圆柱形主体，所述圆柱形缸筒具有封闭端；
中空柱塞，可在所述缸筒内往复移动并在其内具有贮藏腔；
由所述柱塞和所述缸筒的所述封闭端限定的高压腔，所述柱塞和所述缸筒具有紧密的空隙，以便限制油从所述高压腔的泄漏；
具有孔口的柱塞壁，所述柱塞壁将所述贮藏腔与所述高压腔隔开；
止回阀，允许油经由所述孔口从所述贮藏腔流入所述高压腔内，并且阻止油从所述高压腔流入所述贮藏腔内；
设置在所述高压腔内的柱塞弹簧，驱使所述柱塞远离所述缸筒的所述封闭端；
座部，设置在所述柱塞远离所述高压腔的一端；
邻近所述座部绕着所述柱塞的周向外槽；和
设置在所述槽内以便临时密封所述空隙的密封环。
11.根据权利要求10所述的液压间隙调节器，其特征在于，所述密封环为可扩大的环，所述可扩大的环扩大成以便密封所述空隙并收缩成用以开启所述空隙。
12.根据权利要求10所述的液压间隙调节器，其特征在于，所述密封环为弹性体密封件。
13.根据权利要求10所述的液压间隙调节器，其特征在于，所述周向外槽包括凸轮面。
14.根据权利要求10所述的液压间隙调节器，其特征在于，所述座部为推杆座。
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