CN1197884A - 液压间隙调节器和偏置常开式止回阀系统 - Google Patents

Abstract

一种密封泄漏型的液压间隙调节器,其活塞15被置于由缸体11形成的盲孔13中,活塞15包括了上部17和下部19的活塞元件,形成了低压室21和高压室23,具体地说,就是一个动态的密封装置27被置于下部活塞元件19和盲孔13之间,这样使得泄漏的液体必须从高压室23,经过一个止回球53流向低压室21。为了使间隙调节器的操作更协调,止回球53通常借助一个压缩弹簧69向开启位置(图1)偏置,但随着从压力室23到压力室21的流量增加,弹簧力被克服,止回球53以所期望的方式固定。

Description

液压间隙调节器和偏置常开式止回阀系统

本发明涉及一种液压间隙调节器，特别是这种液压间隙调节器的一个止回阀至少提供了一些从压力室到储液箱的泄漏。

为了维持效率和减少噪音以及提高阀门系的耐磨性，液压间隙调节器(也称为起阀器)在各种运行条件下，作为在内燃机阀门系列组件中消除间隙，已经多年。液压间隙调节器的工作原理是通过液压液传送阀门驱动凸轮的能量，依靠活塞将该能量密封于压力室。在凸轮的每一次运转期间，由于阀门传动组件的长度随温度及磨损程度而变化，有可能使少量液压液进入压力室或溢出，这样调整活塞的位置，必然调节了阀门系的总长度。

凸轮循环运转包括两个不同的部分：(1)基本循环运行和(2)阀门传动。其基本循环过程是以旋转的凸轮中心和凸轮随动件之间的恒定半径为特性。在此过程中，没有凸轮能量的传递。阀门传动装置是以旋转的凸轮中心和凸轮随动件之间的变化半径为特性，此过程可以有效地传送凸轮能量去打开或关闭发动机阀门。在阀门传动过程中，由阀门弹簧产生的部分负荷，即阀门系组件的惯性，及液压缸压力通过阀门系及间隙调节器传送。该负荷增加了间隙调节器压力室中液压液的压力，与活塞面积成正比。在普遍用于工业产品的典型液压间隙调节器中，液体从活塞和液体调节器缸壁之间的压力室溢出。这样的装置被称为“传统泄漏”间隙调节器。

随着液体的溢出，增大了压力室的体积，活塞向下移动，缩短了间隙调节器的有效长度。在基本循环操作过程中，间隙调节器活塞弹簧将活塞在缸体内向上移动，这样，阀门传动组件之间就没有余隙或间隙存在。当此发生时，液压液通过活塞止回阀流入压力室，活塞向上移动而使压力室的体积增大。在阀门传动周期，假如该活塞止回阀随阀门系有效长度缩短，其正向间隙增加并且间隙调节器伸长，在周期末尾，活塞移动到比开始时更高的位置。反之，假如在阀门传动周期，阀门系的有效长度增加，产生负向间隙并且间隙调节器收缩，在周期末尾，活塞移动到比开始时更低位置。阀门系组件随温度增加而增长，这是典型发生的状况。

正如前面所提到的，传统泄漏性的商用间隙调节器仅与缸体内活塞的配合就可以控制液体从高压室里溢出(或泄漏)，因此，必须封闭配合间的余隙使活塞适应缸体。为了克服现有技术中这样一种使活塞适应缸体的费用以及相关的缺点，本发明的代理人已经开发了一个间隙调节器，其泄漏通过活塞止回阀。该改进的间隙调节器如图示并在公开申请U.S.S.N.613,273，申请日为1996年3月8日的，由Thomasc.Edelmayer所著的“液压间隙调节器”文章中描述，在此，本发明代理人指定其用来参考。

在上述公开申请中所述的间隙调节器参考了已有的“密封型泄漏系统。与已有的密封泄漏型有关的间隙调节器决定了它必须把这样的间隙调节器安装到没有液体的发动机中(例如，安装间隙调节器是“干”的)，发动机运转后，燃油以现有技术中公知技术被泵进间隙调节器。假如这种间隙调节器在装配到发动机之前就充满液压液，这样的装配过程几乎是不可能的。在密封泄漏型间隙调节器中，止回阀在高压室和储液箱之间构成唯一的液体通道，强制压缩活塞，使得液体流动通过止回阀。在以正常的装配速度装配过程中，借助于流动液体所通过止回阀产生的液压力，在间隙调节器缩短到允许装配前已经足以关闭止回阀。

传统的止回阀由一个球构成，止回阀底座由一个直的锥形斜面构成。在装配间隙调节器的试验过程中，由于阀座表面有缺陷而发生周期性的阀门泄漏。在这种情况下，常规的办法是研磨阀门的底座，来消除这种缺陷，通常借助于一个尖细的圆锥体磨轮来完成。由于这些技术在现有技术中是显而易见的，除非磨轮的锥面与底座的锥形吻合地很好，其研磨过程就是达到泄漏被克服时所去掉的料的实际量，因此底座修理过程的时间和费用，有时候在经济上并不合算。

如上所述，本发明的目的是提供一个改进的密封泄漏型液压间隙调节器，它可以在安装到发动机之前使间隙调节器充满液压液。

本发明的另一个目的是提供一个改进的液压密封调节器，它可以减少阀门定时动作循环周期变化。

本发明更进一步的目的是提供一个改进的液压间隙调节器，在任何需要的时候，它的止回阀底座的表面形态，都可以得到快速经济地维修。

本发明上述和其他目的的实现是靠用于内燃机的液压间隙调节器来提供的，间隙调节器由事先形成盲孔的缸体组成。活塞装置滑进盲孔内，压力室由盲孔和活塞装置组成。液体室安置在活塞装置里，部分液压液处在液体室内。活塞装置在压力室和液体室之间形成一个阀门口，提供液体的通道，止回阀装置运行与阀门相关连，阀门口的打开或关闭分别反应了对应于压力室相对的减少和增加。偏置装置正好把活塞推动到盲孔的外面。

所改进的液压间隙调节器其特征在于将止回阀倾斜至一个与液体流动力相反方向的打开位置，该液体流动方向是从压力室经止回阀并且通过阀门口到液体室。间隙调节器的进一步特征在于它限制了止回阀朝向和离开阀门口位置的运动。

图1是按照本发明的间隙调节器的轴向剖面图，活塞止回阀时处于完全打开位置。

图2是一个放大的轴向剖面的一部分，类似于图1，活塞止回阀处于关闭位置。

图3是进一步放大的局部视图，类似图1和图2，所画的是本发明止回阀底座的状态。

目前所涉及的附图并不限于本发明，图1所示是一个根据本发明制造的液压间隙调节器。

本发明的间隙调节器是一个确定了盲孔13的缸体11组成、活塞15是滑动布置在一个盲孔13内，还包括一个上部活塞元件17和一个下部活塞元件29。活塞元件17和19一起形成了低压室21(以后也称此为“储液箱”)。盲孔13和活塞15一起形成了高压室23(以后也称此为压力室)。止回阀装置25是用来限制油箱21和压力室23之间的液体连通。

排列在下部活塞元件19和盲孔13之间的是一个动力密封件27、与之相对的是从一个杯状容器31向外辐射延伸的法兰盘29。尽管该实施例是一个密封储液箱型，不难理解，本发明的使用优越于传统的泄漏型密封调节器。更好的是，在护圈31和下部活塞元件19缩短直径的部分之间有一个紧配合。活塞15和护圈31借助活塞弹簧33维持在所示的位置。

在该实施例中，液压液体通过打开通向盲孔13的端口35供应到低压室21，并且与一个收集凹槽37相交。凹槽37与上部活塞元件17形成的的端口39形成，并且打开通向低压室21。顶部件41以现有技术公知方式保留在活塞15中。借助阀门装置，将可测的液压液供应到发动机的摇臂(未示出)，所指出的43部分允许有限的液体从活塞装置向外流出，但是，在室21内的低压或负压条件下，止回阀阻止空气向里流动时，也会产生以上作用。阀门43，不属于本发明，在这里图示中包括一个带有向外延伸的部分47的销子45，该部分能通过在上部活塞元件17一端所形成的端口49被压缩抓住销子45到位。更好者，顶部51形成于销子45的上端，并且被安装在相对的相邻表面，作用于止回阀。

尽管图1所示的实施例更为具体，它可以本领域技术人员所理解的各种其它思想，如，引力流动或自制供应，能够提供去供应液体到低压室或储液箱21，并且液压液能靠各种办法供应到摇臂，所有这些都在本发明范围内。

现在同时参照图2和图1，止回阀装置25由一个止回球35组成，它能够接触在由阀门口57和孔59之间表面所形成的阀座55，孔59由低位活塞元件19的底部形成。止回阀的正常作用是，当活塞15向上运动时，在活塞弹簧33的作用下，该止回球53离开阀座55，使得液压液通过阀门口57和孔59从储液箱21流向高压室23。为了促进这种流动，护圈31形成了所切出面积61的大部分，可取的是，护圈31应包括实心体，中心部分63包括一个上部表面63a，以限制止回球53的运动，离开阀座55，位于如图1所示的完全打开的位置。

低位活塞元件19形成了弹簧座65，位于阀座55的上端，弹簧底座紧靠阀门孔57。与弹簧底座65相对安装的是一个螺旋压簧69，它的底端与止回球53相连。正如在发明背景中披露的，已知的密封泄漏型间隙调节器是“干”着装配到发动机，这里所不希望的，因为在所有来自低压室21和高压室23的空气被净化之前，间隙调节器是不能正常运行的。

因此，按照本发明一方面，弹簧69的选择包括弹性系数和圈数等，在没有液压动力作用在止回球53的情况下，止回球53维持在一个距阀座55事先定好的、可重复的距离。当活塞15在摇臂外部力的作用下，开始向下运动，减低高压室23的体积，并且造成高压室23的泄漏穿过孔59流动，然后通过球53和阀座55之间的孔口。泄漏液体通过阀门口57流进储液箱21。本发明的一个重要方面是，弹簧69的作用是已知的，在止回球53和阀座55之间预置的孔口提供了更多的、稳定的泄漏流动和调节器运行。

随着活塞15进一步向下运动，高压室23的压力继续增加并且液体流动通过止回球53。该液体流动产生的液压推力引起止回球53向上与一个和弹簧69斜下方力相反的方向运动，因此，逐渐减低了泄漏流动。这个推力与液体的速率、粘滞度以及止回球的正面面积成正比。该力作用于保持止回阀的打开，包括止回球的惯性、作用于止回球的引力，以及弹簧的负荷。明显的是，止回球53达到了关闭位置，即与阀座55相接，此位置接近于所示图2的位置。间隙调节器运行到这一点时，从高压室23到储液箱21的液体连接被有效地阻断，在高压室23里的液体被封住，这样，间隙调节器有效的成为一个“固体”件。

本发明所涉及的间隙调节器一个重要意义是，包括止回阀装置25，可以以各种操作角度和方向使用，而不会影响循环周期改变时的运行。现有的间隙调节器技术，使用“自由”止回球，仅以自身的重量打开，偏离其垂直方向会引起运行的不和谐。无论怎样，在本实施例中的止回球53被有效地“受压”或倾斜至图1所示的打开位置，这样在止回球53和阀座55之间就存在有一个预知的并可反复的泄漏孔。

尽管本实施例中包括一个螺旋压簧69移动止回球53至图1所示的打开位置，这些对于本领域的技术人员来说是公知的而不限于本发明。在发明范围里，可以利用各种其它的弹簧设置，例如板簧，它的一端由下部活塞元件19支撑，另一端固定在止回球53之上，以与实施例同样的方式把球53向下移动。在同样情况中，确信，本领域技术人员的能力可选择一个适当的偏置组件用于特殊的间隙调节器和发动机，这样，可以达到间隙调节器运行所要求的。

如图示和以上的U.S.SN.613,237所描述的止回阀系压缩缸体组件，或其他一些非止回球的合适的组件，这些，均与本发明有关。任何与密封泄漏型间隙调节器相关连的止回阀元件都可以与本发明一起利用。

本发明的一个重要方面是选择了弹簧69，在装置运行到足以关闭止回球53期间，液体流动经过止回球53就产生了液压力。因此，本发明的间隙调节器在安装到发动机之前就可以充满液体，并且装配过程还可以正常速度进行。另一方面，在发动机正常运行期间，由于活塞装置15向下运动，弹簧69的力如先前描述的那样，一定不会妨碍止回阀25关闭。

现在主要看图3，将描述本发明的另一重点。仅举例不限方式说明。在本实施例中，阀门座55如剖面图所示，包括半径R的环形部分。从下列描述中，对于本领域技术人员能将识别出各种其余弯曲表面均能用于阀门座55。沿着活塞轴线来看，止回球53和阀座55之间的接触线很明显是一个环形。

图3所示是止回球53和阀座55之间的接触角度A。在止回阀装置的装配中，选择接触角度A以防止止回球53卡住阀座55中是很重要的。为了防止卡住，接触角度A应该大于30度。确信，本领域技术人员的能力可以决定特殊的止回球和阀座几何上的最小接触角度A，以防卡住。

试验期间，允许阀座55的不平整而有些泄漏，本发明所涉及的阀座的形状是可以很快和经济地得到修理。为了得到这样的修理，最好使用具有与如图3所示接触角A相同角度的锥型磨轮。因此，知道了沿止回球的接触线，磨轮就可以切入底座，仅从阀座磨下很小的量就可以修理阀座15。进而言之，为了从阀座去掉不平整部分，止回阀55的弯曲部分也类似，仅需要去除很少的量。

以上对本发明已经作了详尽描述，通过阅读和理解，可以相信，对于本领域技术人员来说本发明对现有技术的各种改进和修正是明显的。所有这样的改进和修正都包括在发明中，因而也在所附的权利要求范围之内。

Claims (13)

1、一种用于内燃机的液压间隙调节器，其中，所述间隙调节器包括一个形成了第一盲孔13的缸体11，活塞15滑动地置于所述第一盲孔13中，压力室23中由所述第一盲孔13和所述活塞15形成，液体室21安置在所述活塞15内，部分液压液处于所述液体室21内，所述活塞15形成了在所述压力室23和所述液体室21之间提供液体通道的阀门孔57，止回阀53与所述阀门孔57的打开或关闭相关连，而所述阀门孔57分别随压力室23中的压力减少或增加同步，分离装置33可以正常推动所述活塞15到所述盲孔13的外面，其特征在于：

a.装置69可以将所述止回阀53移至一个与液体流动力相反的打开位置

(图1)该液体的流动是从压力室23经止回阀53并通过阀门口57到液

体室21；

b.装置31，63可以限制所述止回阀元件53朝打开位置(图1)并离开

所述阀门孔57的运动。

2、按照权利要求1所述的液压间隙调节器，其特征在于密封装置27安装于所述盲孔13和所述活塞15之间，并可以充分防止液体的流动通过。

3、按照权利要求1所述的液压间隙调节器，其特征在于所述活塞15形成了安装在所述活塞15底部的设有第二孔59并与所述阀门孔57敞式相连，所述止回阀53位于所述第二孔59内。

4、按照权利要求3所述的液压间隙调节器，其特征在于可以限制止回阀运动的所述装置31，63还包括一护圈31，该护圈有与所述活塞15底部相接触的第一表面和一个在止回阀53处于充分打开位置时(图1)与其相接的第二表面63a。

5、按照权利要求4所述的液压间隙调节器，其特征在于：护圈31由一个位于所述活塞19上方杯形构件31和有一向外延伸的凸缘(29)构成，该装置倾斜了由螺旋压簧33组成的活塞，该弹簧33作用于盲孔13和凸缘29的底部。

6、按照权利要求1所述的液压间隙调节器，其特征在于所述的活塞15，19形成了一个弹簧座65和能向止回阀53偏置的装置，该止回阀由一个螺旋压簧69组成，该弹簧69顶部与弹簧座65、底部与止回阀53相接触。

7、按照权利要求6所述的液压间隙调节器，其特征在于所述阀门孔57和和活塞15，19共同形成了安装在螺旋压簧69的外面的弹簧座55，选择螺旋压簧使得液体克服螺旋压簧69的偏置力，并从止回阀的压力室53流向与阀门座55很接近的闭合位置(如图2)，活塞15，19向下移到第一盲孔13。

8、按照权利要求1所述的液压间隙调节器，其特征在于所述活塞15，19形成了一个阀座55，在剖面部分，阀座向着止回阀53的方向有一弯曲表面，并在阀座55与止回阀53之间形成环形接触线。

9、一种用于内燃机的液压间隙调节器，其中所述的间隙调节器由形成了第一盲孔13的缸体11组成，活塞15滑动地置于所述第一盲孔13中，压力室23由盲孔13和活塞15所形成，液体室21安置在活塞15内，部分液压液处于液体室21内，活塞15定义了在压力室23和液体室21之间提供液体通道的阀门孔57，止回阀组件53与阀门孔57的打开或关闭相关连，阀门孔57分别随压力室23中的压力减少或增加而反应，偏置装置33正好推动活塞15到盲孔13的外面，其特征在于：

a.活塞15，19形成了一个阀座55，在剖面部分，阀座向着止回阀53的方向有一弯曲表面，并在阀座55与止回阀53之间形成环形接触线。

10、按照权利要求9所述的液压间隙调节器，其特征在于密封装置27位于盲孔13和活塞15之间，并可以充分防止液体的流动通过。

11、按照权利要求9所述的液压间隙调节器，其特征在于所述的止回阀由一个止回球53组成。

12、按照权利要求11所述的液压间隙调节器，其特征在于阀座55与止回阀53共同定义至少等于30°的接触角A。

13、按照权利要求9所述的液压间隙调节器，其特征在于阀座55在剖面部分定义了一圆半径R。

Images