CN102840002B - 包括径向再循环开口带的液压间隙调节器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种包括径向再循环开口带的液压间隙调节器，其中液压间隙调节器包括限定轴向孔口并具有开口端和闭合端的主体。中空活塞伸缩地接收在轴向孔口内，并限定流体容器。中空活塞具有布置在轴向孔口内的第一端和向外延伸超过主体的开口端的第二端。高压容积通过轴向孔口和中空活塞的第一端限定。液压间隙调节器还包括穿过中空活塞的开口定位并包括具有限定从流体容器到高压容积的流体路径的打开位置的阀构件的阀机构。阀构件还具有流体容器与开口处的高压容积流体隔离的关闭位置。中空活塞包括径向再循环开口带，其限定沿着中空活塞的外部从高压容积到流体容器的再循环路径。每个径向再循环开口的直径小于带的宽度。

Description

包括径向再循环开口带的液压间隙调节器

技术领域

本发明总体涉及一种液压间隙调节器，并且更特别是涉及一种具有用于再循环泄漏液压流体的径向再循环开口带的液压间隙调节器的中空活塞。

背景技术

液压间隙调节器公知地用于内燃机中，以减小阀系部件之间的间隙或空隙，并且还保持发动机的效率，减小发动机噪音并减小阀系中的磨损。液压间隙调节器通过经由截留在活塞下方的高压容积内的液压流体传递凸轮轴的转动能量来操作。在凸轮轴的操作过程中，随着阀系部件的长度由于操作改变(例如热应力)而变化，少量液压流体可以进入高压容积或从高压容积逃逸。随着液压流体进入高压容积或从高压容积逃逸，活塞的位置被调节，并由此调节阀系的有效长度，因此最小化或消除空隙。

在内燃机的操作过程中，液压间隙调节器或更特别是液压间隙调节器的流体容器设置液压流体的连续供应装置。因此，液压间隙调节器具有足够的液压流体容积来帮助如上所述的液压长度调节。但是，在内燃机关机时或在内燃机启动过程中，在足够的液压流体供应提供给液压间隙调节器之前，在液压间隙调节器致动过程中出现的少量泄漏会在液压流体被有效替代之前耗尽液压流体的供应。液压间隙调节器和阀系在这些状况下的操作会造成内燃机的增加磨损和潜在的损坏。

授予Svihlik的美国专利No.4,184,464教导一种形成在液压间隙调节器的柱塞的外部上的油再循环凹槽。油再循环凹槽经由柱塞开口与柱塞内部连通。油再循环凹槽和柱塞开口轴向定位在液压间隙调节器的高压容积和柱塞的附加凹槽和通道之间，油经由附加凹槽和通道供应到柱塞的内部。柱塞在周向凹槽处的减小截面会减小柱塞的结构强度。

本发明针对上面给出的一个或多个问题。

发明内容

在一个方面，液压间隙调节器包括限定轴向孔口并具有开口端和闭合端的主体。中空活塞伸缩地接收在轴向孔口内，并限定流体容器。中空活塞具有布置在轴向孔口内的第一端和向外延伸超过主体的开口端的第二端。高压容积通过轴向孔口和中空活塞的第一端限定。液压间隙调节器还包括阀机构，阀机构穿过中空活塞的开口定位，并包括具有限定从流体容器到高压容积的流体路径的打开位置的阀构件。阀构件还具有其中流体容器与开口处的高压容积流体隔离的关闭位置。中空活塞包括限定沿着中空活塞的外部从高压容积到流体容器的再循环路径的径向再循环开口带。每个径向再循环开口的直径小于带的宽度。

在另一方面，内燃机包括凸轮轴、发动机阀和用于将凸轮轴的转动运动转换成发动机阀的线性致动的致动机构。致动机构包括液压间隙调节器，液压间隙调节器包括中空活塞，中空活塞具有限定从液压间隙调节器的泄漏路径到中空活塞的流体容器的再循环路径的径向再循环开口带。中空活塞还沿着轴向长度具有连续的表面区域。

在又一方面，起动内燃机的方法包括通过曲轴发动所述内燃机。在通过曲轴发动的过程中，致动内燃机的阀系的液压间隙调节器，并且沿着液压间隙调节器的中空活塞的外部，将液压流体从液压间隙调节器的高压容积泄漏到液压间隙调节器的外部。在通过曲轴发动的步骤过程中，经由中空活塞的径向再循环开口带，将从所述高压容积泄漏的液压流体再循环到液压间隙调节器的流体容器，使得在流体容器排空之前，可以起动所述内燃机。

附图说明

图1是根据本发明的内燃机的示意截面图；

图2是根据本发明的图1的液压间隙调节器的示意截面图；以及

图3是根据本发明的图2的液压间隙调节器的中空活塞的透视图。

具体实施方式

内燃机10的示例性实施方式总体上在图1中表述。更具体地，图1描述根据本发明的内燃机10的包括示例性阀系12的一部分。虽然在附图中未示出，应该理解到内燃机10可包括限定多个缸的发动机缸体。每个缸容纳在相应缸内往复运动的活塞。每个活塞经由连接杆连接到公共曲轴，从而活塞的往复运动引起曲轴转动。因此，活塞的线性运动转换成转动运动，以便在与内燃机10相关的机器中产生有用功。

回到示例性实施方式，缸盖14可以通过螺栓固定到所述的发动机缸体，以便密封缸。还应该理解到燃烧过程在每个密封缸内进行，使得活塞以所述方式往复运动。对于每个缸来说，缸盖14可以容纳至少一个吸气阀和一个排气阀，然而，多数发动机的每个缸包括多个吸气阀和多个排气阀。根据示例性实施方式，表述了两个发动机阀16，各自包括阀头18和阀杆20。阀头18包括适用于围绕阀端口26的周边贴靠阀座24密封的密封表面22。

根据示例性实施方式，发动机阀16还包括适用于接触与每个发动机缸相关的阀杆20的桥接件28。阀弹簧30在每个阀杆20的顶部和缸盖14之间施加力，由此将阀杆20偏压离开缸盖14，并由此将阀头18偏压成与相应阀座24就座接合，从而关闭阀16。为了打开发动机阀16，凸轮轴32可转动，使得凸角34贴靠提升器36推动，并经由一系列致动联动装置，推动发动机阀16，使其打开。

根据示例性实施方式，致动机构38可将凸轮轴32的转动运动转换成发动机阀16的线性致动。致动机构38可包括所述的凸轮轴32和提升器36、推杆40和围绕摇杆轴44枢转的摇杆42。如应该理解的，在凸角34贴靠提升器36推动时，摇杆42通过推杆40围绕摇杆轴44枢转。摇杆42的枢转运动抵抗弹簧30的偏压推动发动机阀16，使其打开。在凸角34转动离开提升器36时，阀16通过弹簧30的偏压力关闭。虽然表示了具体的阀系12，应该理解到本发明可以适用于具有多种不同的阀系的多种不同的发动机。

致动机构38还包括液压间隙调节器46。液压间隙调节器46可操作地定位在阀系12内，以保护阀系部件不受发动机正常热膨胀过程的影响。具体地，液压间隙调节器46以公知方式使用液压流体来消除阀系部件之间的间隙或空隙。根据示例性实施方式，液压间隙调节器46在提升器36和摇杆42之间结合在推杆40内。但是，根据设计限制和喜好，这里公开的液压间隙调节器46可在其它位置处结合到阀系12内。

现在参考图2，将更加详细地描述液压间隙调节器46。液压间隙调节器46具有主体60，根据示例性实施方式，主体60通过推杆40限定。主体60限定轴向孔口62并具有开口端64和闭合端66。中空活塞68伸缩地接收在轴向孔口62内，并限定流体容器70。中空活塞68具有布置在轴向孔口62内的第一端72和向外延伸超过主体60的开口端64的第二端74。例如卡环的保持构件76可以布置在主体60的环形凹槽78内，并可限制中空活塞68相对于主体60的行程。高压容积80通过轴向孔口62和中空活塞68的第一端72限定。

例如止回阀组件的阀机构82穿过中空活塞68的开口84定位，并包括具有限定从流体容器70到高压容积80的流体路径的打开位置的阀构件86。阀构件86还具有所示的关闭位置，其中流体容器70与开口84处的高压容积80流体隔离。具体地，阀构件86可以是容纳在止回球架88中的止回球，两者都通过弹簧90朝着中空活塞68偏压。如所示，中空活塞68的第一端72可以限定用于阀构件86的阀座92。

中空活塞68与摇杆42一起运动，而主体60或推杆40连同提升器36一起运动。在内燃机10的操作过程中，液压间隙调节器46通过内燃机10的例如油沟的液压流体源加压。根据示例性实施方式，液压流体可以从流体供应路径100供应到流体容器70(图1所示)。具体地，液压流体可经由中空活塞68的第二端74内的孔102供应。该孔102与调节螺钉44内的类似孔104连通，调节螺钉继而从摇杆42获得流体，摇杆从摇杆轴44接收流体。来自液压流体的压力足以移除阀系12内的间隙，但是不足以打开阀机构82。提升器36和推杆40的运动，使用凸角34，实际上在主体60上推动，将阀构件86从所示的关闭位置运动到打开位置。

现在参考图3，将更加详细地描述中空活塞68。如上所述，并同样参考图1和2，中空活塞68的第一端72伸缩地接收在主体60限定的轴向孔口62内。中空活塞68的布置在轴向孔口62内的部分(总体表示为基部110)的形状和尺寸可以设置成提供希望的间隙，以及从高压容积80到液压间隙调节器46的外部的希望泄漏。具体地，该间隙限定泄漏路径112，如图2所示，泄漏路径112沿着中空活塞68的外部114从高压容积80延伸到液压间隙调节器46的外部。

中空活塞68的颈部116可具有小于基部110的宽度的宽度，并且可具有选择成在液压间隙调节器46的致动过程中为摇杆42提供希望间隙的长度。颈部116与保持构件76协作，以便限制中空活塞68相对于主体60的轴向运动。中空活塞68的第二端74的形状设置成与调节螺钉106的表面配合。根据特定应用，可以由具有选择成提供希望操作性能的硬度和表面光洁度的钢制成的中空活塞68可以具有不同的形状和构型。

中空活塞68包括限定沿着中空活塞68的外部114从高压容积80到流体容器70的再循环路径P的径向再循环开口120的带118。如所示，每个径向再循环开口120的直径d可以小于带118的宽度w，并且根据一些实施方式，可以通过横向钻孔形成的径向再循环开口120可以具有一致的直径d。带118包括至少三个径向再循环开口120，并且如示例性实施方式中所示，可以包括轴向隔开的多排122开口120。虽然表示了两排122，应该理解到带118可以包括任何数量的排122。优选地，径向再循环开口120周向隔开，使得中空活塞68相对于轴线A沿着轴向长度具有连续的表面区域。

工业实用性

本发明可以适用于在内燃机的阀系中使用的液压间隙调节器。另外，本发明可适用于具有受控泄漏或回漏的液压间隙调节器，这种泄漏或回漏会在内燃机起动或不操作时使得液压间隙调节器的流体容器内的液压流体量耗尽。另外，本发明可适用于特别是在发动机起动过程中将液压流体从液压间隙调节器的泄漏路径再循环到流体容器的装置。

内燃机10的阀系12可包括发动机阀16，其各自包括阀头18和阀杆20。阀弹簧30将阀杆20偏压离开发动机10的缸盖，因此将阀头18偏压成与相应的阀座24就座接合，从而关闭阀16。为了打开发动机阀16，凸轮轴32可转动，使得凸角34贴靠提升器36推动，并且经由一系列联动装置，推动发动机阀16，使其打开。更具体地，致动机构38可将凸轮轴32的转动运动转换成发动机阀16的线性致动。除了凸轮轴32和提升器之外，致动机构38可包括推杆40和围绕摇杆轴44枢转的摇杆42。如应该理解到的，在凸角34贴靠提升器36推动时，摇杆42通过推杆40围绕摇杆轴44枢转。摇杆42的枢转运动使用桥接件28，抵抗弹簧30的偏压，推动发动机阀16，使其打开。

致动机构38还包括液压间隙调节器46，以便减小阀系部件之间的间隙或空隙。液压间隙调节器46具有主体60，根据示例性实施方式，主体60通过推杆40限定。主体60限定轴向孔口62并具有开口端64和闭合端66。中空活塞68伸缩地接收在轴向孔口62内，并限定从流体供应路径100接收液压流体的流体容器70。中空活塞68具有布置在轴向孔口62内的第一端72和向外延伸超过主体60的开口端64的第二端74。高压容积80通过轴向孔口62和中空活塞68的第一端72限定。阀机构82穿过中空活塞68的开口84定位，并包括在液压间隙调节器46致动过程中可以运动的阀构件86，使得少量液压流体从流体容器70进入高压容积80。液压间隙调节器46内的液压流体量的变化改变阀系12的有效长度，因此减小空隙。

随着来自于摇杆42的压力施加到中空活塞68，例如在阀弹簧30偏压发动机阀16并使其关闭时，这种作用可以迫使少量的液压流体沿着泄漏路径112从高压容积80到液压间隙调节器的外部。在操作过程中，液压间隙调节器46或更特别是液压间隙调节器46的流体容器70被提供液压流体的连续供应。因此，液压间隙调节器46具有足够的液压流体容积，以如上所述地帮助液压长度调节。但是，在内燃机10关机或在内燃机10起动过程中，在足够的液压流体供应提供给液压间隙调节器46之前，在液压间隙调节器46致动过程中出现的少量的泄漏会在液压流体被有效取代之前耗尽液压流体的供应。

为了补充液压流体供应，特别是在发动机起动过程中，中空活塞68设置限定沿着中空活塞68的外部114从高压容积80到流体容器70的再循环路径P的径向再循环开口120的带118。具体地，例如，内燃机10可通过首先通过曲轴发动发动机10来起动。在通过曲轴发动的过程中，阀系12和液压间隙调节器46如上所述操作。因此，液压流体沿着中空活塞68的外部114从高压容积80泄漏到液压间隙调节器46的外部。这种泄漏的液压流体可以从高压容积80经由径向再循环开口120的带118再循环到流体容器70。

如图3所示，泄漏液压流体的再循环可以包括沿着平行于液压间隙调节器46的中心线或轴线A的第一路径P1再循环液压流体，和沿着相对于中心线A具有大于零的角度的第二路径P2再循环液压流体。具体地，随着较高压的液压流体沿着大致平行于轴线A的泄漏路径112运行，较高压液压流体会沿着倾斜路径P2经由径向再循环开口120抽吸到较低压的流体容器70中。通过再循环泄漏的液压流体，内燃机10可在流体容器70排空之前起动。一旦内燃机10起动，液压流体将沿着流体供应路径100连续供应到液压间隙调节器46。

这里描述的液压间隙调节器可在发动机操作过程中、特别是在发动机起动过程中有效地减小液压流体从液压间隙调节器耗尽。因此，可以减小在通过曲轴发动发动机的过程中由于液压间隙调节器中的液压流体不足而造成的发动机磨损和潜在的损坏的危险。这里描述的径向再循环开口的带不需要在中空活塞内加工周向凹槽，该周向凹槽会造成截面减小以及中空活塞的结构强度减小。另外，通过将再循环改进限制在一个加工过程(即钻孔)，可以实现比需要多个加工操作的再循环方案更少的成本。

应该理解到以上描述只出于说明目的，并不打算以任何方式限制本发明的范围。因此，本领域的普通技术人员将理解到可以从附图、说明书和权利要求的研究中获得本发明的其它方面。

Claims (11)

1.一种液压间隙调节器，包括：

主体，所述主体限定轴向孔口并具有开口端和闭合端；

中空活塞，所述中空活塞伸缩地接收在所述轴向孔口内并限定流体容器，其中所述中空活塞具有布置在所述轴向孔口内的第一端和向外延伸超过所述主体的开口端的第二端；

高压容积，所述高压容积通过所述轴向孔口和所述中空活塞的第一端限定；以及

阀机构，所述阀机构穿过所述中空活塞的开口定位，并包括具有打开位置和关闭位置的阀构件，在打开位置限定从所述流体容器到所述高压容积的流体路径，在关闭位置，所述流体容器与所述开口处的高压容积流体隔离；

其中所述中空活塞包括径向再循环开口带，所述径向再循环开口带限定沿着所述中空活塞的外部从所述高压容积到所述流体容器的再循环路径，其中每个所述径向再循环开口的直径小于所述带的宽度。

2.根据权利要求1所述的液压间隙调节器，其中，所述径向再循环开口是具有一致直径的横向钻孔。

3.根据权利要求2所述的液压间隙调节器，其中，所述带包括至少三个径向再循环开口。

4.根据权利要求3所述的液压间隙调节器，其中，所述带包括轴向隔开的多排径向再循环开口。

5.根据权利要求3所述的液压间隙调节器，其中，所述中空活塞沿着轴向长度具有连续的表面区域。

6.根据权利要求1所述的液压间隙调节器，其中，所述主体为推杆。

7.根据权利要求6所述的液压间隙调节器，其中，所述中空活塞的第一端限定用于所述阀构件的阀座。

8.一种起动内燃机的方法，所述方法包括如下步骤：

通过曲轴发动所述内燃机；

在所述通过曲轴发动的过程中，致动所述内燃机的阀系的液压间隙调节器；

在所述通过曲轴发动的过程中，沿着所述液压间隙调节器的中空活塞的外部，将液压流体从所述液压间隙调节器的高压容积泄漏到液压间隙调节器的外部；

在所述通过曲轴发动的过程中，经由所述中空活塞的径向再循环开口带，将从所述高压容积泄漏的液压流体再循环到所述液压间隙调节器的流体容器；以及

在所述流体容器排空之前，起动所述内燃机。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述再循环步骤包括沿着平行于所述液压间隙调节器的中心线的第一路径再循环所述液压流体，以及沿着相对于所述中心线具有大于零的角度的第二路径再循环所述液压流体。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述再循环步骤包括通过轴向隔开的多排径向再循环开口再循环所述液压流体。

11.根据权利要求8所述的方法，其中，起动步骤包括通过所述中空活塞的一端将所述液压流体从流体供应路径供应到所述流体容器。