CN104204430A - 油压调节器 - Google Patents

Abstract

油压调节器(100)，包括在供油管(108)和油回流管(109)之间延伸的腔室(110)。所述腔室从所述腔室的封闭端(134)延伸到所述腔室的开口端(111)。所述调节器包括设置在所述腔室中的柱塞(120)。所述柱塞在所述腔室的第一位置和第二位置之间可移动，在所述第一位置油被阻止从所述供油管流入所述油旁通管，在所述第二位置油被允许从所述供油管流入所述油回流管。进一步地，所述调节器包括设置在腔室中所述柱塞和所述封闭端之间的压缩弹簧(130)。当所述柱塞在所述第一位置时，所述压缩弹簧处于未压缩状态，当所述柱塞在所述第二位置时，所述压缩弹簧处于压缩状态。

Description

油压调节器

技术领域

本发明涉及流体压力调节领域，具体地，涉及调节内燃机中油压的调节。

背景技术

大家对现有技术中用于控制内燃机中油压的压力调节器都是非常熟知的。在典型的应用中，压力调节器被定位在供油管和油旁通管之间。通常地，压力调节器被设计用于当供油管中的油压达到规定的阈值时通过至少允许供油管中的一些油被释放到油旁通管中，对内燃机系统中的油压进行控制。在这种方式中，油压调节器将系统中的油压保持在预先确定的上限之下。

一些压力调节器包括柱塞，该柱塞可在一腔室中移动，以阻止和允许油从供油管中释放到油旁通管。在这种类型的传统调节器中，通过一压缩弹簧，柱塞被移动到抵靠所述腔室的抵靠位置。所述柱塞通常包括通孔，该通孔向供油管和旁通管都打开，以在柱塞移动到远离抵靠位置的打开位置时，允许油从所述通孔流过。当由供油管中的油施加在柱塞上的压力超过弹簧的偏压力时，柱塞远离抵靠位置移向打开位置。当油压增加时，弹簧不断增加的偏压力被克服，柱塞被移向打开位置，直到油压达到一阈值压力，油被允许流入旁通管。其中，当油压达到该阈值压力时，柱塞对应地位于所述打开位置。因此，根据期望的系统阈值压力，可以对压缩弹簧的特性进行选择。当油从供油管进入旁通管中时，系统中的总压力减少，柱塞远离打开位置移向抵靠位置。在这种方式中，经由所述柱塞通过压缩弹簧和油压之间的互让交互，油压调节器以被动方式对系统中油压进行控制。

传统调节器配置有偏压组件，以当系统中没有压力或系统中压力较低时，对柱塞施压，将其压入抵靠位于腔室开口端的抵靠位置。换句话说，当系统中的压力不足以克服所述弹簧的偏压力时(例如，空转期间或当内燃机熄火时)，弹簧的预压缩对柱塞施加偏压力，以迫使柱塞与腔室接触。

发明内容

为了应对现有技术的发展状态，提出了本申请主题，具体地，为了应对现有油和流体系统中的问题和需求，提出了本申请主题，而目前可用的油和其他流体压力调节器还没有完全解决现有油和流体系统中的问题和需求。例如，如本申请发明人所述，当油压在不足以大于所述柱塞压力和足以发起柱塞的运动之间波动时，例如，在内燃机的空转期间，如前所述的现有压力调节器设计中的柱塞将振动，从而与所述腔室的开口端接触或与开口端脱离。发明人已发现这种振动期间柱塞和腔室之间的快速和重复撞击，这将产生嘈杂的噪声，而这些嘈杂噪声将增加内燃机的总体噪声。由于嘈杂的内燃机一般不受欢迎，因此，尽管传统调节器似乎足以用于控制内燃机系统中的压力，然而，以这种方式产生嘈杂噪声的传统调节器仍然具有明显的噪声产生缺陷。

因此，本申请的主题被提出，以提供一流体压力调节器，以及对应的装置、系统和方法，以用于控制系统中的流体压力，本申请主题克服了现有技术中的许多缺陷，例如，在一些实施例中，与现有技术相反，本发明的压力调节器可阻止柱塞和腔室之间的振动撞击，其中，柱塞在该腔室中可移动。一般地，在一些实施例中，本发明的压缩弹簧被特别地配置，从而不会有力地抵靠所述腔室。换句话说，当系统中的流体不足以克服压缩弹簧的偏压力时，所述柱塞仍然不会紧压在所述腔室上。基本上，根据一些实施例，在空转速度期间以及甚至当内燃机关闭期间，压缩弹簧没有抵靠所述柱塞被压缩，以将柱塞推动到抵靠腔室的抵靠位置。由于所述柱塞没有通过被所述弹簧的偏压力推动或偏压到抵靠腔室的抵靠位置，因此，在内燃机低运行速度期间油压之间的波动不会产生不受期望的嘈杂噪声。

根据一实施例，用于调节流体压力的装置包括流体供应管和流体回流管。该装置还包括压力调节器，该调节器与所述流体供应管和流体回流管连接。所述压力调节器与流体供应管中的流体接收连通，且与所述流体回流管流体提供连通。另外，所述压力调节器可在第一结构和第二结构之间运转，所述第一结构防止在所述流体供应管和流体回流管之间进行流体传输，所述第二结构允许在所述流体供应管和流体回流管之间进行流体传输。所述压力调节器包括中心通道，该中心通道具有封闭端和开口端。所述开口端包括凸缘，所述压力调节器包括柱塞以及偏压组件，该偏压组件通过所述封闭端和所述开口端的凸缘被保持在所述中心通道中。在所述第一结构中，所述偏压组件处于未偏压状态，在所述第二结构中，所述偏压组件处于偏压状态。在所述第二结构中，流体从所述流体供应管流经所述中心通道以及在所述柱塞中形成的至少一通道，被传输到所述流体回流管。

在所述装置的一实施例中，所述中心通道包括一分段，该分段在所述封闭端和所述开口端的凸缘之间延伸。所述偏压组件可与所述柱塞啮合。当所述偏压组件与所述柱塞啮合时，未加偏压状态中的偏压组件和所述柱塞连起来的长度少于所述中心通道的长度。所述中心通道可包括一中心轴。在所述第一结构中，在所述凸缘和最接近所述凸缘的所述柱塞一端之间定义了轴向延伸的间隙。

根据所述装置的一实施例，所述偏压组件包括压缩弹簧，当所述压力调节器位于所述第二结构中时，所述压缩弹簧在远离所述流体回流管的方向上对所述柱塞施加偏压力。在所述第一结构中，所述压缩弹簧可位于未压缩状态中。在一些实施例中，在所述第一结构中，在流体供应管中的流体在凸缘和最接近凸缘的所述柱塞一端之间维持一间隙。

在一些实施例中，所述流体供应管包括第一旁通管部，所述第一旁通管部与一流体源流体接收连通，所述流体回流管包括第二旁通管部，所述第二旁通管部与所述流体源流体提供连通。所述流体可以为油，所述流体源可包括油底壳。

在又一实施例中，一种用于调节流体压力的方法被提出，该方法包括将第一压力下的流体导向柱塞，该柱塞可移动地保持在腔室中。所述柱塞可与保持在所述腔室中压缩弹簧啮合。当在第一压力下的流体导向柱塞时，所述压缩弹簧几乎处于未压缩状态。所述方法进一步包括：将流体的压力增加到大于所述第一压力的第二压力。另外，所述方法还包括：将第二压力的流体导向所述柱塞，以压缩所述弹簧以及沿着所述腔室移动所述柱塞。

在一些实施例中，所述流体包括油，所述第一压力与内燃机的空转速度相关，所述第二压力与内燃机大于空转速度的速度相关。所述方法可包括：阻止处于第一压力下的流体从一流体源穿过所述柱塞流到流体旁通管；以及允许处于所述第二压力下的流体从所述流体源穿过所述柱塞流到流体旁通管。

根据另一实施例，本发明还揭露了用于内燃机的油压调节器，其中，所述内燃机具有供油管和油旁通管。所述油压调节器包括腔室，该腔室在所述供油管和油旁通管之间延伸。所述腔室从所述腔室的封闭端延伸到所述腔室的开口端。所述调节器包括设置在所述腔室中的柱塞。所述柱塞在所述腔室的第一位置和第二位置之间可移动，在所述第一位置油被阻止从所述供油管流入所述油旁通管，在所述第二位置油被允许从所述供油管流入所述油旁通管。进一步地，所述调节器包括设置在腔室中所述柱塞和所述封闭端之间的压缩弹簧。当所述柱塞在所述第一位置时，所述压缩弹簧处于未压缩状态，当所述柱塞在所述第二位置时，所述压缩弹簧处于压缩状态。

在所述油压调节器的一些实施例中，所述内燃机可运行在一低速范围和一高速范围内。通过供油管中的油将压力施加在所述柱塞上，使得所述柱塞可在第一和第二位置之间移动。在所述低速范围内，施加到所述柱塞上的压力为低压，在所述高速范围内，施加到所述柱上的压力为高压。

根据所述流体压力调节器的某些实施例，所述柱塞从第一端延伸到第二端。所述第一端包括用于接收压缩弹簧一部分的凹槽，所述第二端包括通道，该通道从所述第二端延伸到所述柱塞的一侧。在所述第一位置，所述通道接近所述油旁通管，在所述第二位置，所述通道向所述油旁通管打开。当所述压缩弹簧被接收在所述柱塞的所述第一端的所述凹槽中时，所述柱塞和压缩弹簧连起来的长度少于在所述腔室的所述封闭端和开口端之间延伸的腔室的总长度。在所述第一位置，在所述柱塞的第二端和所述腔室的开口端之间存在一间隙。

在所述流体压力调节器的一些实施例中，所述压缩弹簧被配置，以使得当所述柱塞处于所述第一位置时，所述压缩弹簧不会对所述柱塞施加偏压力。处于未压缩状态中的未压缩的压缩弹簧的长度与该压缩弹簧弹簧常数的比值位于大约1到3之间。根据某些实施例，当所述柱塞处于第一位置时，所述柱塞没有抵靠在所述腔室的开口端。

在内燃机的一实施例中，所述内燃机包括供油管和油旁通管。所述内燃机包括腔室，该腔室设置在供油管和油旁通管之间，并与供油管和油旁通管流体连接。所述腔室从一封闭端延伸到一开口端，该开口端向所述供油管打开。所述内燃机进一步包括柱塞，该柱塞可移动地保持在所述封闭端和开口端之间的所述腔室中。进一步地，所述发动机包括保持在所述柱塞和所述封闭端之间的腔室中的压缩弹簧。当所述内燃机被关闭时，所述压缩弹簧被设置在未压缩状态，以使得当所述内燃机被关闭时，压缩弹簧不对所述柱塞施加偏压力。

在一个或多个实施例和/或实现中，前述本发明主题的特征、结构、优点和/或特性可以以任何方式进行结合。在后续的描述中，将提供许多具体的细节，以便对本发明主题实施例进行更彻底的理解。对于相关领域的技术人员来说，可以意识到，在没有具体实施例或实现方式的一个或多个特征、细节、组件、材料和/或方法时，本发明主题也可以被实施。在其他示例中，附加特征和优点可以在某些实施例和/或实现方式中被认识到，该些实施例和/或实现方式可能没有在所述实施例或实施方式中提出。进一步地，在一些示例中，已知的结构、材料或操作没有被示出或详细描述，以避免弱化本发明主题的各个方面。根据后续描述和随附的权利要求，本发明主题的特征和优点将变得更充分明显，或者，通过下文中本发明主题的实施可获得本发明主题的特征和优点。

附图说明

为了使本发明主题的优点可更容易地被理解，将通过结合附图中示出的具体实施例，对前述简要描述的本发明主题进行更具体的描述。应理解，这些附图仅描述了本发明主题的典型实施例，在这里不用以限制本发明主题的范围，通过使用附图，可额外和详细地对本发明主题进行描述和解释，其中：

图1为根据一实施例的流体压力调节器的立体分解图；

图2为根据一实施例的流体压力调节器的横截面侧视图；

图3为与图2类似的流体压力调节器的横截面侧视图，区别在于指出了所述调节器组件的相对长度；

图4为根据现有技术的流体压力调节器的横截面侧视图；

图5为图2的流体压力调节器的横截面侧视图，且示出了近打开位置的柱塞；

图6为图2的流体压力调节器的横截面侧视图，且示出了处于开口位置的柱塞；以及

图7为一表格，该表格对用于本发明流体压力调节器的弹簧一实施例的某些特征的数值和用于现有技术中流体压力调节器的弹簧的相同特征的数值进行了对比。

具体实施方式

在本说明书中，”一(one)实施例“、”一(an)实施例“或类似词语意思是：结合实施例描述的特定特征、结构或特征被包括在本发明至少一个实施例中。本说明书中出现的语句”在一(one)实施例中“、”在一(an)实施例中“或类似语句可以全部(但不一定要)引用相同的实施例。类似地，术语“实施”意思是一实施方式，该实施方式具有结合一个或多个本发明实施例描述的特定特征、结构或特性，然而，该实施方式没有相关性描述，以表示相反的情形。一种实施方式可与一个或多个实施例关联。

参考图1，根据一实施例，流体压力调节器100与底座组件105关联。底座组件105可以为任一类型、可与流体压力调节器100耦合或整合的组件，或为任一类型的、可封装流体压力调节器100的组件。在一些实施方式中，底座组件105形成了一较大系统(例如，流体过滤系统)的部分。在示出的实施方式中，底座组件105包括连接到内燃机102机体上的支架或平板106(例如，参考图2)。另外，示出的底座组件105包括用于将流体滤清器固定到其上的过滤器连接部101。在操作中，来自内燃机的流体(例如，油)至少部分地流经底座组件105，穿过连接的流体滤清器再流回至内燃机。

一般地，在示出的实施例中，来自内燃机的流体与流体压力调节器100流体连通，从而通过被动流量调节技术调节流体的压力。底座组件105还可以容纳流体旁通管，当流体压力超过上压力阈值或限定时，该流体旁通管接收从流体压力调节器100分流出的流体。尽管图中示出的流体压力调节器100与一特定类型的底座组件105关联，然而，在其他实施例中，其他类型的底座组件可被使用以与流体压力调节器连接。而且在一些实施例中，流体压力调节器100并不与底座组件105关联(例如，集成)，而是作为独立的装置有效地运行，所述独立的装置可与流体源以任何方式及任何技术流体接收地连通。

流体压力调节器100包括腔室或中央通道110，该腔室或中央通道110由大体为管状的组件107定义。在示出的实施例中，管状组件107以及关联的腔室110被整合与底座组件105的支架106为一体结构。然而，在一些实施例中，管状组件107与关联的腔室110可独立地被形成，并连接到其他组件(例如，底座组件105)。开设有腔室110的管状组件107内表面上部包括内螺纹112，以用于与插塞150的外螺纹152螺纹啮合。可选地，管状组件107的外部表面上部可包括外螺纹，而插塞可包括内螺纹。尽管插塞150和组件107之间的连接被描述为螺纹连结，然而，在其他实施例中，其他类型的密封连接也可以被使用。

插塞150用于当螺纹112、152螺纹啮合时，密封或关闭所述腔室110的开口端。在这种方式中，插塞150定义了图2示出的腔室110的闭合或密封部134。为了便于对插塞150以及组件107之间进行密封啮合，流体压力调节器100包括密封垫或垫圈140，在一些实施例中，该垫圈140为O形密封圈。当与组件107螺纹啮合时，插塞150还可以将柱塞120以及偏压组件130保持在腔室110中。一般地，柱塞120包括开设有凹槽的主体128以及一个或多个流体通道124，主体128在柱塞上端中被形成，一个或多个流体通道124靠近柱塞下端被形成。在示出的实施例中，主体128一般为圆柱形，并具有圆形的横截面，以与腔室110的圆形横截面对应。然而，柱塞主体128以及腔室110可具有非圆形的横截面的、不同的任一对应形状。偏压组件130可以为如图所示的压缩弹簧，该压缩弹簧具有特定的未压缩长度以及弹簧常数，这将在后续进行详细描述。

参考图2，流体压力调节器100完全组装在底座组件105中。底座组件105的平板107在内部形成有至少两个腔室或流体管，该至少两个腔室或流体管彼此分离，但通过流体压力调节器100流体连接。更具体地，平板107定义了流体供应管或腔室108以及流体回流管或腔室109。在某些应用中，流体供应和回流管108、109定义了一流体旁通管的各个部分，该流体旁通管可用于将来自主流体管的流体的一部分返回至流体源(例如，用于容纳油的油底壳)，以降低主流体管中的流体压力。流体压力调节器100的腔室或中央通道110作为流体供应和回流管108、109之间的流体导管。一般地，柱塞120可操作(例如，可移动)，以阻塞或允许流体穿过腔室110从流体供应管108流到流体回流管109。

柱塞120被定位在由插塞150定义的腔室封闭端134和由凸缘160定义的腔室开口端111之间的腔室110中。凸缘160包括突出部，该突出部朝着腔室110的中心轴160向内径向延伸。进一步地，凸缘160只围绕腔室110圆周的一部分圆周地延伸。在这种方式中，凸缘160可用于定义一挡块，以将柱塞150保持在腔室中，以及便于流体流入腔室的开口端111。腔室110具有特定的尺寸以及特定形状的横截面，以接收和侧面旁地保持柱塞120。例如，腔室110的横截面可以为圆形，柱塞120可具有圆形外边缘，该外边缘刚好少于腔室的横截面。在这种方式中，柱塞120可在腔室110中沿着腔室中心轴162线性移动，但是被阻止在腔室中做横向运动(例如，远离中心轴的径向地单向运动)。在一些实施例中，可以在柱塞和腔室上实施更紧密的间隙，以在该柱塞和腔室之间获得更紧密的连接，这样，可以减少或消除由于流体经过柱塞时引起的抵靠在腔室上的柱塞横向振动。通过插塞150以及凸缘160，柱塞120在腔室110中的线性单向运动可在两个相对端被限定。进一步地，柱塞120在腔室110中的线性运动可以通过偏压组件130被限制。

柱塞120包括形成于柱塞第一端部123中的凹槽122以及形成于与该第一端部相对的第二端部125中的流体入口126。凹槽122用于接收偏压组件130的第一端部，相对的偏压组件130第二端部由形成于插塞150中的凹槽154接收。在这种方式中，通过与柱塞120的凹槽122以及插塞150的凹槽154的抵靠啮合，偏压组件130被保持在腔室110中。在一实施例中，凹槽122、154被成形，以允许偏压组件130(在示出的实施例中为一压缩弹簧)沿着中心轴162轴向地压缩，但大体上阻止偏压组件130的横向运动或变形。流体入口126从柱塞120的第二或下端121延伸到位于柱塞第一和第二端部之间一位置的多个流体通道124，所述多个流体通道124形成于柱塞的侧壁中。在这种方式中，流体供应管108中的流体170可流经流体入口126，进入流体通道124中。尽管示出的柱塞120包括多个流体通道124(例如，四个流体通道)，然而在其他实施例中，柱塞可包括少于四个的流体通道(例如，一个流体通道)或多个四个的流体通道。对于具有圆形腔室110和柱塞120的实施例，所述多个流体通道124保证了至少一个通道124向流体回流管109打开，而柱塞可相对于腔室转动。

示出的实施例的偏压组件130为一压缩弹簧。该压缩弹簧130用于对压缩负载施加一个偏压力(例如，存储的能量)，从而使得当施加在弹簧上的压缩负载增加时，弹簧的长度变短。一般地，压缩弹簧130为一单一线材，以绕成多个线圈。该线材由弹性可变形材料制成，以允许当负载施加到弹簧上使弹簧位于未压缩或原始(例如，未未加偏压的)状态时、当负载从弹簧上移除时，压缩弹簧130从压缩(例如，偏压)状态返回。在一些实施例中，线材由金属或金属合金(例如，钢)或固化塑料制成。压缩弹簧130具有完全自由或未压缩长度L2，如图3所示。

压缩弹簧130的偏压力或存储的能量由弹簧的弹簧常数或弹簧刚度确定。由胡克定律的传统定义可知，偏压力(例如，弹簧回推压缩负载的力)与远离弹簧平衡状态的压缩下弹簧位移或弹簧未压缩长度成线性比例关系。在任何不同的压缩负载下，弹簧130的弹簧常数简单乘以位移可确定弹簧的偏压力。因此，弹簧130的弹簧常数越大，弹簧的回推力或偏压力越大。类似地，在压缩负载情况下弹簧的位移越大，弹簧的偏压力越大。压缩弹簧130的弹簧常数由几个可控特征确定，例如，线材的厚度、线材的长度、弹簧中线圈的数量、弹簧线圈的直径、线材的材料(例如，强度)、弹簧的长度等。然而，考虑到外部因素，例如，成本、制造复杂度、材料可用性以及使用弹簧的系统中的限制(例如，空间和尺寸)，一个或多个上述因素可能会受到限制。换句话说，在考虑到任何外部限制的情况下，通过合作地选择影响弹簧常数的各种弹簧特性参数，压缩弹簧130可以被制造成具有特定的弹簧常数。

在示出的实施例中，尽管偏压组件130为压缩弹簧，然而，在其他实施例中，偏压组件可以为任何不同的、可使用精确控制的或选择的偏压力对柱塞120进行偏压的装置或组件。

一般地，流体压力调节器100用于当流体170的压力达到预先确定的上限时，通过被动地允许至少一些流体170流过调节器进入流体回流管109，调节流体供应管108中流体170的压力。当流体供应管108中的一些流体170被释放到流体回流管109中时，流体供应管中流体170的压力对应地被降低。在这种方式中，流体压力调节器100将流体供应管108中流体170的压力保持在所述预先确定的上限以下。

通过当流体170的压力保持在所述预先确定的上限以下时使用柱塞120阻塞管107、109之间腔室110的一部分以及当流体170的压力超过所述预先确定的上限时移动柱塞120以允许流体170经过管107、109之间腔室110的一部分，流体压力调节器100被动地调节从流体供应管170流入到流体回流管109的流体170。柱塞120可在如图2所示的关闭位置或第一结构和如图6所示的打开位置或第二结构之间移动。如图所示，在所述关闭位置，流体回流管154的入口104被柱塞120的第一端部(例如，侧壁)阻塞或覆盖。尽管当柱塞120位于关闭位置时流体供应管108中的流体170可进入流体入口126和流体通道124中，然而，将柱塞的凹槽122和通道124分离的柱塞内壁132阻塞流体170进入流体回流管109。

当流体170的压力增加时，施加到柱塞120(例如，柱塞内壁132)的压力或力也会增加。流体170的压力在轴向方向上(例如，平行于腔室110的中心轴162的方向)被施加到柱塞120上。该轴向力使得位于轴向的柱塞抵靠压缩弹簧130，该压缩弹簧130对柱塞施加一偏压力，从而阻挡柱塞的运动。一旦流体170的压力达到预先确定的下限时，由柱塞120施加在弹簧上的压力超过弹簧的偏压力，弹簧开始移动或对压缩弹簧130进行压缩，从而使得柱塞120沿着图5中方向箭头131指示的腔室110轴向向上移动。

当流体170的压力增加到预先确定的下限以上时，不断增加的弹簧130的偏压力被克服，弹簧进一步移动，从而允许柱塞120沿着腔室110进一步移动。当流体170的压力达到但没有超过预先确定的上限时，柱塞120被定位在图5所示的近打开位置处。在该近打开位置，一流体通道124的最上的边缘与连通流体回流管109的入口104最下的边缘对齐。因此，在该近打开位置，来自流体供应管108的流体170还没有开始流经入口104。然而，超过所述预先确定的上限的流体170压力的任何进一步的增长将进一步压缩弹簧130，并将柱塞120向上移动，以足以将柱塞移动到打开位置，从而将流体通道124的至少一部分向入口104暴露或打开，以允许一些流体170流入流体回流管109。如果流体170的压力继续增加，弹簧130更进一步被压缩，则柱塞120的位置沿着腔室110将更进一步向上移动，直到柱塞中流体通道124的大部分向流体回流管109的入口104暴露，以允许更多的流体170从流体供应管108流入流体回流管109。

当流体170从流体供应管108流入到流体回流管109中时，使得流体回流管109中流体产生对应的压力降。

因此，如果流体供应管108中流体170的压力增加没有补偿该压力降，则施加在柱塞120上的压力减少，压缩弹簧130的偏压力压倒施加在柱塞上的压力，这样，柱塞沿着腔室110向下移动。随着流体170的压力持续降低，柱塞120将对应地被压缩弹簧130向下推动，直到流体回流管109的入口104无法到达柱塞的流体通道124(例如，近打开位置或关闭位置)以及供应和回流管之间流体流被阻止。

如前所述，在一些应用中，流体供应管中流体的压力在低于低压力下限和高于低压力上限的压力(即：不足以推升柱塞的压力和足以推升柱塞的压力)间持续波动，对于这些应用，柱塞的位置具有对应持续振动的趋势。例如，在机动车应用中，流体为油，内燃机运行在低油压范围中，例如，在空转期间，柱塞具有迅速地振动的趋势。如果柱塞在压力接近所述低压力下限时与腔室的凸缘接触或靠近，则柱塞可能抵靠该凸缘迅速振动，从而产生引入噪声的振动。例如，如图4所示，现有技术中的流体压力调节器200包括预加载或预压缩的压缩弹簧230，以对柱塞220进行预先偏压以与凸缘260接触。因此，即使当流体270没有对柱塞220施加压力，由于压缩弹簧230的预压缩，因此，柱塞仍然与凸缘260接触。

如果流体压力增加并在靠近与压缩弹簧230进一步的压缩关联的所述低压力下限时(即：足以开始压倒弹簧230的偏压力的压力)迅速振荡时，柱塞220将迅速地振动，从而与凸缘260接触或分离。柱塞220和凸缘260之间的这种迅速地振动接触会产生令人不悦的嘈杂噪声。实际上，当压缩弹簧230被预先压缩对柱塞220进行预偏压以与凸缘260接触时，这种嘈杂噪声是不可避免的。进一步地，若当柱塞可更自由地在凸缘和弹簧之间的腔室中自由移动时，移除柱塞220上的预偏压似乎会使柱塞220靠在凸缘260或弹簧230上产生更剧烈的振动。然而，发明人已发现，完全出人意料地的是：即使压力远低于所述低压力下限，当内燃机被打开时，流体供应管108中流体170的压力已足够地高，足以移动和保持非预偏压的柱塞远离凸缘并抵靠在压缩弹簧上，这样，柱塞不会与凸缘接触，甚至在流体压力快速振荡期间，也不会与凸缘接触。

在一些应用中保证柱塞120不与凸缘160接触或靠近可降低柱塞碰撞凸缘振动以及产生嘈杂噪声的趋势，其中，在这些应用中，流体的压力围绕所述低压力下限波动，在一些情况下甚至快速地波动。因此，如图2和图3所示，压缩弹簧130被配置，这样，即使流体压力低于所述低压力下限时，轴向延伸的间隙103(即：与中心轴162平行方向延伸的间隙)仍然被确定在柱塞120的下端121和凸缘160之间。更具体地，压缩弹簧130不进行预加载或预压缩，以对柱塞120的下端121进行预偏压，从而与柱塞160接触。换句话说，当流体供应管108中的流体170不对柱塞120施加压力时(例如，当流体为油且关联的内燃机被关闭时)，柱塞120自由地在腔室110中浮动(例如，自由可移动或滑动)。

在示出的实施例中，当没有流体压力时，由于重力的原因柱塞120将下降并停靠在凸缘160上。类似地，在一些应用中，压缩弹簧130没有固定在柱塞150上，则压缩弹簧也将下降远离插塞并停靠在柱塞120上。然而，一旦流体被增压(例如，当内燃机被打开或被启动)，流体170的压力将上升或移动柱塞120远离凸缘160，以产生间隙103。而且，在流体的所有压力变化(例如，与内燃机各种运行条件关联的变化)期间，流体压力会维持间隙103。因此，在流体压力在低压力范围内振荡的期间，本发明的流体压力调节器100可阻止柱塞120和腔室110的凸缘160之间的接触，从而消除与现有调节器设计关联的嘈杂噪声。进一步地，当实施本发明流体压力调节器100时，本发明不会增加内燃机的总体径向噪声。在一示例性实施例中，对于具有总长L1大约为47mm的腔室110，间隙103至少为0.5mm。

压缩弹簧130以及压缩弹簧230都被校准，以在流体供应管中流体的预先确定的上压力上限充分地被压缩，以使得流体如上所述地流入或汇入流体回流管。然而，与压缩弹簧230相比，压缩弹簧130进一步被校准，以具有一自由(例如，未压缩)长度，该长度比较短，足以避免对柱塞120进行预压，以与凸缘160接触。例如，参考图3，图中示出了处于未压缩或未加偏压状态的压缩弹簧130，未压缩弹簧和柱塞的连起来的总长度L3(如图所示，弹簧完全抵靠在柱塞的凹槽122上)少于封闭端134和最接近该封闭端的凸缘160的部分之间的腔室110总长度L1。由于连起来的总长度L3少于总长度L1，当流体170的压力位于或低于前述的所述预先确定的低压力下限时，间隙103被确定具有长度L4，该长度等于总长L2和总长L1之差。因此，间隙103被定义为最接近柱塞120下端121的凸缘160的部分和柱塞之间的最小间隙或距离。如图所示，在未压缩或自由状态，压缩弹簧130的长度为L2。

相比之下，压缩弹簧230和柱塞220的连接总长度(如图所示，弹簧完全地抵靠在柱塞的凹槽中)等于压力调节器装置200的腔室总长L5。这是因为弹簧230的预压缩迫使柱塞220的下端与凸缘260的最上部分接触。在这种方式中，最接近柱塞220下端的凸缘260和柱塞之间不存在间隙(即，间隙实际为0)。柱塞220和凸缘260之间振动接触是前述低压运行范围内嘈杂噪声产生的根本原因。因此，在压缩状态，压缩弹簧230具有长度L6。当假设柱塞120、220以及腔室的长度相同时，则该长度L6必然比未压缩弹簧130的长度L2长。因此，在未压缩状态，压缩弹簧230比压缩弹簧130长。

由于压缩弹簧130的自由长度比压缩弹簧230的自由长度长，因此，压缩弹簧130的其他特性可以被调整，以获得弹簧130的弹簧常数，从而在所述上压力上限时便于流体170流入回流管109，所述上压力上限与阀门开度负载相关。参考图7，根据仅作为示例的一具体实施例，为了获得与压力调节器装置200近似相同的阀门开度负载(例如，147.2N)或阀门开度压力(例如，81.53psi)、且允许通过弹簧130的较短自由长度L2以及相同的线圈外直径(例如，14.7mm)形成如前所述的间隙103，相对于压缩弹簧230，压缩弹簧130具有一较大线材直径和较少数量的线圈。图7所示的示例性压缩弹簧130具有一弹簧常数(例如，22.81N/mm)，该弹簧常数远大于压缩弹簧230的弹簧常数(例如，5.4N/mm)。因此，压缩弹簧130比压缩弹簧230更难以压缩(例如，比弹簧230更硬)。尽管如此，由于压缩弹簧时弹簧的偏压力或反弹力增加，以及压缩弹簧230被预压缩，因此，具有更短、更硬的弹簧130的压力调节装置100可获得与具有更长、更柔韧的弹簧230的压力调节装置200相同的阀门开度负载。

进一步地，压缩弹簧130和230之间的明显校准和结构差异，可由压缩弹簧的自由长度(即未压缩状态下的长度)与压缩弹簧各自弹簧常数的比值之间的差异得到例证。在一些实施例中，压缩弹簧130的自由长度与压缩弹簧130的弹簧常数的比值位于大约1到3之间。在图7所示的一特定实施例中，该比值大约为2。与此相比地，图7所示的压缩弹簧230的自由长度与压缩弹簧230的弹簧常数的比值大约为12。

尽管如上所述的流体压力调节器是结合由汽油或柴油提供动力的内燃机应用(在该应用中，流体为油)进行描述的，然而，在其他实施例中，流体压力调节器可以被用于相同的应用中，在这些应用中，流体可以不是油(例如，可以为传动液、制动液、柴油机排气处理液，等等)，流体压力调节器也可以被用于其他应用中，在这些应用中，流体为油或压力限制下(例如，与电动机关联的气压/液压系统)的其他流体。而且，现有技术中的流体压力调节器可容易地被改造，以包括本发明揭露的新流体压力调节器的特征。例如，现有技术中的流体压力调节器的弹簧可以由本发明中具有更高弹簧常数的更短弹簧替代，而压力调节器的其他组件保持不变。更具体地，对于传统压力调节器，可移除插塞，之后将旧的弹簧移除并由本发明新的弹簧替代，之后再将插塞重新连接上。因此，只需对现有流体压力调节器进行很小的改动，就可以消除现有调节器具有嘈杂噪声的问题。

进一步地，尽管在图中没有具体地示出利用具有高弹簧常数的较短弹簧以消除嘈杂的噪声，然而，在一些实施例中，柱塞的下端可包括柔软的密封垫，以软化柱塞对凸缘的冲击，这样，可有助于降低嘈杂的噪声，在一些情况下可消除嘈杂的噪声。

本发明主题可由没有超出本发明精神和实质性特征的其他特定方式进行实施。对本发明所有方面的实施例描述应考虑仅为示例性的，而非限制性的。因此，本发明的范围由所附的权利要求指示，而不由前述描述指示。所有在权利要求的等价范围和意义内的改变应包含在本发明内。

Claims (20)

1.一种用于调节流体压力的装置，包括：

流体供应管；

流体回流管；以及

压力调整器，所述压力调节器与所述流体供应管和流体回流管连接，所述压力调节器与所述流体供应管中的流体流体接收连通，所述压力调节器可与所述流体回流管流体供应连通，所述压力调节器可在第一结构和第二结构之间运转，所述第一结构防止在所述流体供应管和流体回流管之间进行流体传输，所述第二结构允许在所述流体供应管和流体回流管之间进行流体传输；

其中，所述压力调节器包括具有封闭端和开口端的中心通道，所述开口端包括凸缘，所述压力调节器进一步包括柱塞以及偏压组件，所述偏压组件通过所述封闭端以及所述开口端的所述凸缘被保持在所述中心通道中，在所述第一结构中，所述偏压组件处于未加偏压状态，在所述第二结构中，所述偏压组件处于偏压状态，在所述第二结构中，流体从所述流体供应管流经所述中心通道以及形成在所述柱塞中的至少一通道被传输到所述流体回流管。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述中心通道具有在所述封闭端和所述开口端的所述凸缘之间延伸的分段，所述偏压组件与所述柱塞可啮合，当所述偏压组件与所述柱塞啮合时，所述偏压组件和所述柱塞连接总长度少于所述中心通道的长度。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述中心通道包括中心轴，在所述第一结构中，在所述凸缘和最接近所述凸缘的所述柱塞的一端之间定义有一轴向延伸的间隙。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述偏压组件包括压缩弹簧，当所述压力调节器位于所述第二结构中时，所述压缩弹簧在一方向上对所述柱塞施加偏压力，以使柱塞远离所述流体回流管。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，当所述压力调节器位于所述第一结构中时，所述压缩弹簧处于未压缩状态。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述第一结构中，所述流体供应管中流体在所述凸缘和最接近所述凸缘的所述柱塞的一端之间维持一间隙。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述流体供应管包括第一旁通管部，所述第一旁通管部与一流体源流体接收连通，所述流体回流管包括第二旁通管部，所述第二旁通管部与所述流体源流体提供连通。

8.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述流体包括油，所述流体源包括油底壳。

9.一种用于调节流体压力的方法，包括：

以第一压力将流体导向一柱塞，所述柱塞可移动地保持在一腔室中，所述柱塞可与保持在所述腔室中的一压缩弹簧啮合，在以第一压力将流体导向一柱塞时所述压缩弹簧处于非压缩状态；

将所述流体的压力增加到大于所述第一压力的第二压力；以及以所述第二压力将所述流体导向所述柱塞，以对所述弹簧进行压缩，并沿着所述腔室移动所述柱塞。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述流体包括油，所述第一压力与内燃机的空转速度相关，所述第二压力与内燃机大于空转速度的速度相关。

11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，进一步包括：阻止位于第一压力下的流体从一流体源穿过所述柱塞流到流体旁通管；以及允许位于所述第二压力下的流体从所述流体源穿过所述柱塞流到流体旁通管。

12.一种用于内燃机的油压调节器，所述内燃机具有供油管和油旁通管，所述油压调节器包括：

腔室，所述腔室在所述供油管和油旁通管之间延伸，所述腔室从所述腔室的封闭端延伸到所述腔室的开口端；

设置在所述腔室中的柱塞，所述柱塞可在所述腔室中第一位置和第二位置之间移动，在所述第一位置油被阻止从所述供油管流入所述油旁通管，在所述第二位置油被允许从所述供油管流入到所述油旁通管；以及

设置在所述腔室中的所述柱塞和所述封闭端之间的压缩弹簧，其中，当所述柱塞位于所述第一位置时，所述压缩弹簧处于未压缩状态，当所述柱塞位于所述第二位置时，所述压缩弹簧处于压缩状态。

13.如权利要求12所述的油压调节器，其特征在于，所述内燃机可在一低速范围和一高速范围运行，通过由所述供油管中的油施加在所述柱塞上的压力，所述柱塞可在所述第一位置和第二位置之间移动，在所述低速范围中，施加到所述柱塞上的压力为低压，在所述高速范围中，施加在所述柱塞上的压力为高压。

14.如权利要求12所述的油压调节器，其特征在于，所述柱塞从第一端延伸到第二端，所述第一端包括用于接收所述压缩弹簧一部分的凹槽，所述第二端包括从所述第二端延伸到所述柱塞一侧的通道，在所述第一位置，所述通道接近所述油旁通管，在所述第二位置，所述通道与所述油旁通管连通。

15.如权利要求14所述的油压调节器，其特征在于，所述柱塞和被接收在所述柱塞第一端凹槽中的所述压缩弹簧连起来的长度小于在所述腔室封闭端和开口端之间延伸的腔室的总长度。

16.如权利要求14所述的油压调节器，其特征在于，在所述第一位置，在所述柱塞的所述第二端和所述腔室的开口端之间存在有一间隙。

17.如权利要求12所述的油压调节器，其特征在于，所述压缩弹簧被配置，以使得当所述柱塞位于所述第一位置时，所述压缩弹簧不对所述柱塞施加偏压力。

18.如权利要求17所述的油压调节器，其特征在于，在所述未压缩状态中未压缩的所述压缩弹簧长度与所述压缩弹簧的弹簧常数的比值位于大约1到3之间。

19.如权利要求12所述的油压调节器，其特征在于，当所述柱塞位于第一位置时，所述柱塞不抵靠所述腔室的开口端。

20.一种内燃机，包括：

供油管；

油旁通管；

设置在所述供油管和所述油旁通管之间并与所述供油管和所述油旁通管流体连接的腔室，所述腔室从一封闭端延伸到一开口端，所述开口端向所述供油管打开；

可移动地保持在所述腔室中所述封闭端和开口端之间的柱塞；以及压缩弹簧，所述压缩弹簧保持在所述腔室中的所述柱塞和所述封闭端之间；

其中，当所述内燃机被关闭时，所述压缩弹簧被设置在未压缩状态，以使得当所述内燃机被关闭时，压缩弹簧不对所述柱塞施加偏压力。