CN103939162A - 柱状式液压挺柱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种柱状式液压挺柱。具有一壳体，在壳体中对应安装有一柱塞，在柱塞的密封座和壳体下侧之间延伸一用于液压介质的高压腔，该高压腔能通过一朝向该高压腔打开的止回阀封闭，在壳体外径上设有一用于液压介质流通的外环槽，在壳体的径向内侧设有一用于液压介质流通的内环槽，内环槽和外环槽之间设有一个或多个壳体油孔，所述柱塞由封闭的半球形头部、杆部和主体部组成，其特征在于所述柱塞的头部和杆部之间设有一个内凹的颈部，该颈部的壁厚为柱塞其余部分壁厚的105%~120%。结构简单牢靠，其中，单体薄壁空腔柱塞的强度薄弱区域的壁厚增加设计，兼顾了增大柱塞内腔储油量和提高疲劳强度的需求。

Description

柱状式液压挺柱

技术领域

本发明涉及一种柱状式液压挺柱。

背景技术

   液压挺柱具有自动补偿气门间隙的功能，减少了配气机构的冲击和噪音，减少了配气机构各工作面的磨损，改善了发动机的排放和燃烧效率等特点。

现有液压挺柱结构目前公开的有几种样式的结构：

如图1所示，中国专利文献CN201593451U公开了一种液压支撑元件，此种结构柱塞为冷镦后机加工成型，加工工艺复杂，费时费力，柱塞颈部的材料被切削加工后，切断了材料金属流线，颈部的壁厚比其它位置薄，两横截面尺寸突变，造成应力集中，对柱塞整体强度影响较大。

如图2所示，中国专利文献CN201228569Y公开了一种液压支撑元件、此种结构柱塞外径上有一窄的V型环槽，油孔开在V型环槽上方。此种V型环槽的结构的缺陷是当装配上限位卡簧时，卡簧只能随着柱塞一起上下滑动，可能引起卡簧磨损面断裂。油孔位置在V型槽上的外圆柱面上，当液压介质中通过此小孔流通时，液压介质里面的杂质就可能进入到壳体与柱塞的配合间隙里面，造成液压挺柱卡死，失去自动调节功能。

如图3所示，中国专利文献CN102767405公开的液压支撑元件，此种结构柱塞由两个零件组成，所以在单独加工单个零件的时候加工难度降低；但是因为需要对这两个零件分别加工，生产成本高，特别是两产品接触端面的跳动度要求很高，如果跳动度超差时，会产生侧向力，进而可能造成柱塞在壳体内卡滞，影响产品的使用功能。

中国专利文献CN102788154公开了一种一体式液压挺柱柱塞及其整体滚压成型方法，球部、杆部和主体部一体成型，三者壁厚均相等。这个方案解决了分体式柱塞和传统机加工柱塞存在的技术缺陷。

但申请人经探究发现，柱塞的受力并非各部分均匀受力，特别是头部与颈部是受力的重点区域，是产生应力疲劳的隐患所在，而等壁厚一体成型工艺虽然增加了柱塞的整体强度，但是未解决应力集中的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有一体式柱塞的液压挺柱，结构简单牢靠，其中，单体薄壁空腔柱塞的强度薄弱区域的壁厚增加设计，兼顾了增大柱塞内腔储油量和提高疲劳强度的需求。

本发明的具体技术方案是：

柱状式液压挺柱，具有一壳体，在壳体中对应安装有一柱塞，在柱塞的下端面和壳体下侧之间延伸一用于液压介质的高压腔，该高压腔能通过一朝向该高压腔打开的止回阀封闭，在壳体外径上设有一用于液压介质流通的外环槽，在壳体的径向内侧设有一用于液压介质流通的内环槽，内环槽和外环槽之间设有一个或多个壳体油孔，所述柱塞由封闭的半球形头部、杆部和主体部组成，其特征在于所述柱塞的头部和杆部之间设有一个内凹的颈部，该颈部的壁厚为柱塞其余部分壁厚的105%~120%。

 

本发明人通过研究发现，柱塞的颈部和头部是柱塞的强度薄弱区域，容易因为疲劳导致损坏。

本方案提供的柱塞通过增加的颈部的壁厚，避免了颈部厚度过薄产生疲劳强度不好的技术问题；本发明提供的壁厚增厚方案可以增加液压挺柱的疲劳强度，提供足够的安全系数，过厚的壁厚则加工制造困难，产品重量增加明显，有悖于产品的轻量化要求。

所述增厚方案采用冷镦后再滚压成型，通过模具使柱塞的轴向在滚压成型时处于受压状态，由于模具限制了金属材料轴向流动，从而使得材料仅能径向流动，达到滚压后增加颈部厚度的目的。

优化地，所述柱塞的头部壁厚为柱塞其余部分壁厚的105%~120%，本方案提供的柱塞通过增加的球头部的壁厚，避免了球头部厚度过薄产生疲劳强度不好的技术问题；本发明提供的壁厚增厚方案可以增加液压挺柱的疲劳强度，提供足够的安全系数，过厚的壁厚则加工制造困难，产品重量增加明显，有悖于产品的轻量化要求。

所述增厚方案采用冷镦后再滚压成型。冷镦时通过在球头部位预缩口，限制金属材料的轴向流动，达到增厚头部的目的

优化地，所述柱塞为冷镦后再滚压成型，柱塞外径设有一个与壳体内环槽对应的内凹宽环槽，内凹宽环槽内有一个或多个油孔，通过油孔液压介质流到柱塞的储油腔中，该内凹宽环槽的槽底部宽度不小于柱塞油孔直径，所有油孔的孔心均应在内凹宽环槽的中线以上。

中国专利文献CN201228569Y公开的：

1、柱塞内有转向件的缺陷是在柱塞加工成型时不能一次加工完成，需多道工序完成，费时费力。在柱塞与柱塞内腔体之间有细小的间隙，在热处理及后续加工时产生的杂质不容易清理出来。

2、V型环槽结构的缺陷是当装配上限位卡簧时，卡簧只能随着柱塞一起上下滑动，摩擦阻力大，并可能引起卡簧磨损面断裂；此种结构的油孔若采用冲孔的方式加工时，柱塞的外径可能因为冲裁而产生变形，不利于后面的磨削，所以只能采用铣削、钻孔或激光或电加工的方法，造成加工速度慢，制造成本高等。

而本发明的内凹宽环槽具有结构简单，加工容易结构特点，油孔分部在内凹宽环槽内，适合冲孔加工，卡簧不会因柱塞的上下而强制滑动，有效解决了上述现有技术存在的缺点。

冷镦挤成形的柱塞与现有结构柱塞相比，克服了现有结构的柱塞由于切削加工，切断金属纤维而带来的疲劳强度低的技术问题。

优化地，所述柱塞颈部最小处直径小于球头直径0.5~1.0mm。当颈部直径小于球头直径太多时，增加了颈部的成型难度，减少了磨具的使用寿命，当颈部直径小于球头直径太少时，球头容易从球头锁片处脱落。

优化地，所述内凹宽环槽的槽底宽度尺寸为1.5~3.0mm，槽深为0.2~1.0mm。此结构柱塞油孔可以完整的分布于内凹宽环槽内，当所述油孔采用冲裁加工时，孔边界与内凹宽环槽的上过度斜面相切，当采用电加工时，所述油孔可以布于内凹宽环槽的过度斜面上，目的是使油孔尽量偏上，使储油腔能有更大的容积，储存更多的液压介质。避免了油孔加工在柱塞滑动配合外径上的技术问题。

本发明内凹宽环槽的尺寸设置具有容易加工成型的、满足液压介质的流动截面要求；过深过宽的内凹宽环槽加工困难。

优化地，所述柱塞的密封座含有一个向储油腔内凹陷的定位面，有利于钢球的定位。当该定位面为圆弧面时，r为0.3~0.8mm；当该定位面为锥面时，锥面部分的锥角β为60度~120度。该定位面还可以是抛物线面时或其它具有封闭结构的过渡面，如圆弧跟锥形的结合体。

附图说明

图1是现有技术一的液压挺柱结构示意图。

图2为现有技术二的液压挺柱结构示意图。

图3是现有技术三的液压挺柱结构示意图。

图4是本发明液压挺柱具体实施例一结构示意图。

图5是本发明具体实施例二结构示意图。

图6是本发明具体实施例三结构示意图。

图7是本发明具体实施例四结构示意图。

图8是本发明具体实施例四结构示意图。

图9是本发明具体实施油孔冲裁加工位置示意图。

图10是本发明具体实施油孔电加工位置示意图。

图号说明：

1、          柱塞

2、          壳体

3、          单向阀

4、          颈部

5、          柱塞内凹宽环槽

6、          柱塞油孔

7、          壳体油孔

8、          壳体内环槽

9、          储油腔

10、      高压腔

11、      头部

12、      柱塞环槽下斜面

13、      壳体外环槽

14、      回复弹簧

15、      定位面。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行进一步的描述。

实施例一

如图4所示，一种用于内燃机气门机构的液压挺柱，该液压挺柱具有一个筒形的壳体（2），在该壳体的里面装配有一个可轴向滑动的柱塞（1）。在柱塞（1）的下部面和壳体（2）的下侧有一用于液压介质的高压腔（10），该高压腔可通过位于柱塞（1）下端的单向阀（3）来封闭。在壳体（2）外径上有用于液压介质流通的外环槽（13），在壳体的径向内侧有一用于液压介质流通的内环槽（8），两个环槽之间有用于连接的一个或多个油孔（7）。

柱塞的外径是有一个内凹宽环槽（5），内凹宽环槽（5）上有一个或多个油孔（6），壳体的内环槽（8）与柱塞的内凹宽环槽（5）相通，再经过柱塞的油孔（6）把液压介质流通到储油腔（9）中。

本方案，柱塞的头部（11）、杆部和主体部一体成型，柱塞的头部（11）和杆部之间设有一个呈内凹的颈部（4），颈部（4）的作用便于安装锁片，通过锁片与滚轮摇臂可靠连接，防止脱落。

内凹宽环槽（5）具有一个用于限制液压挺柱上下运动自由高度的下斜面。

柱塞的头部（11）、颈部和内凹宽环槽（5）壁厚为柱塞其余部分壁厚的105%~120%。

柱塞颈部（4）直径小于球头直径0.5~1.0mm； 

内凹宽环槽（5）的槽底宽度尺寸为1.5~3.0mm，槽深为0.2~1.0mm。

实施例二

与实施例一不同的是，如图5所示，柱塞的头部（11）和杆部之间设有一个平滑的颈部（4B）。

实施例三

与实施例一不同的是，如图6所示，柱塞的定位面（15）为锥面与圆弧面相结合，圆弧部分的半径r为0.3~0.8mm，锥面部分的锥角α为5度~15度。

实施例四

与实施例一不同的是，如图7所示，柱塞的定位面（15）为圆弧面，圆弧部分的半径r为0.3~0.8mm。

实施例五

与实施例一不同的是，如图8所示，柱塞的定位面（15）为锥面，锥面部分的锥角β为60度~120度。

Claims (10)

1.柱状式液压挺柱，具有一壳体，在壳体中对应安装有一柱塞，在柱塞的密封座和壳体下侧之间延伸一用于液压介质的高压腔，该高压腔能通过一朝向该高压腔打开的止回阀封闭，在壳体外径上设有一用于液压介质流通的外环槽，在壳体的径向内侧设有一用于液压介质流通的内环槽，内环槽和外环槽之间设有一个或多个壳体油孔，所述柱塞由封闭的半球形头部、杆部和主体部组成，其特征在于所述柱塞的头部和杆部之间设有一个内凹的颈部，该颈部的壁厚为柱塞其余部分壁厚的105%~120%。

2.根据权利要求1所述的柱状式液压挺柱，其特征在于所述柱塞的头部的壁厚为柱塞其余部分壁厚的105%~120%。

3.根据权利要求1所述的柱状式液压挺柱，其特征在于所述颈部增厚方案采用冷镦后再滚压成型，通过模具使柱塞的轴向在滚压成型时处于受压状态，由于模具限制了金属材料轴向流动，从而使得材料仅能径向流动，达到滚压后增加颈部厚度的目的。

4.根据权利要求2所述的柱状式液压挺柱，其特征在于所述头部增厚方案采用冷镦后再滚压成型，冷镦时通过在球头部位预缩口，限制金属材料的轴向流动，达到增厚头部的目的。

5.根据权利要求1或2所述的柱状式液压挺柱，其特征在于所述柱塞外径设有一个与壳体内环槽对应的内凹宽环槽，内凹宽环槽内有一个或多个油孔，通过油孔液压介质流到柱塞的储油腔中，该内凹宽环槽的槽底部宽度不小于柱塞油孔直径，所有油孔的孔心均在内凹宽环槽的中线以上。

6.根据权利要求1或2所述的柱状式液压挺柱，其特征在于所述柱塞颈部最小处直径小于球头直径0.5~1.0mm。

7.根据权利要求5所述的柱状式液压挺柱，其特征在于所述内凹宽环槽的槽底宽度尺寸为1.5~3.0mm，槽深为0.2~1.0mm。

8.根据权利要求5所述的柱状式液压挺柱，其特征在于所述油孔采用冲裁加工或电加工：当所述油孔采用冲裁加工时，油孔边界与内凹宽环槽的上过度斜面相切；当所述油孔采用电加工时，油孔分布于内凹宽环槽的过度斜面上。

9.根据权利要求1所述的柱状式液压挺柱，其特征在于所述内凹宽环槽具有一个用于限制液压挺柱上下运动自由高度的下斜面。

10.根据权利要求1所述的柱状式液压挺柱，其特征在于所述柱塞的密封座含有一个向储油腔内凹陷的定位面，所述定位面为圆弧面时，r为0.3~0.8mm；所述定位面为锥面与圆弧面的结合体时，圆弧部分的半径r为0.3~0.8mm，锥面部分的锥角α为5度~15度。