改良的液壓間隙調節器的製作方法

2023-06-02 11:21:36

專利名稱：改良的液壓間隙調節器的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於內燃機的液壓間隙調節器(lash adjuster),尤其是 涉及一種改良的液壓間隙調節器。
背景技術：
在有關液壓間隙調節器的技術領域中，公知間隙調節器作為其間 隙控制功能的一部分會經受"回漏(leak-down)"。"回漏"指的 是間隙調節器柱塞的下行沖程因受到關聯氣缸閥的閥彈力的反作用 而引起間隙調節器高壓腔中油量的減少。在間隙調節器本體內經由柱 塞和導向缸筒之間的校準空隙發生了液壓間隙調節器的回漏。在多缸發動機中，當發動機停止時，氣缸闊中的一個或多個停放 在其各自凸輪的升降部分或凸起部上。這些位置導致閥彈簧受壓，從而提供了引起間隙調節器回漏的反作用力。在發動機已關閉 一段時間後，向液壓間隙調節器供油的發動機油 道將會流出和吸入空氣，從而常常會導致間隙調節器的柱塞上部曝露 於空氣。此外，在發動機因不運行而冷卻時，高壓腔內的壓力因腔內 油的收縮而將慢慢低於大氣壓力。高壓腔內油的緩慢收縮不足於打開 間隙調節器設置在高壓腔和貯藏腔之間的止回闊。但是，油的緩慢收 縮卻足夠將油從柱塞和缸筒之間的空隙吸入到高壓腔內。在一些氣閥 機構的設計中，在柱塞和缸筒之間的空隙上部未供給足夠的還用於防 止空氣從所述空隙進入的油。在重新啟動發動機時，氣缸閥將從凸輪凸起部向基圓移動，而關 聯的液壓間隙調節器將會下行以便除去在間隙調節器回漏期間產生 的間隙。液壓間隙調節器的上行沖程因柱塞的彈簧力而引起。柱塞的該返回衝程在重啟時快速發生並導致了高壓腔內壓力的大幅降低。由 於此時柱塞和缸筒之間的油膜常常會碎裂或不再存在，故最容易進入 高壓腔內的流動路徑為空氣經由所述空隙進入的流動路徑。於是間隙 調節器高壓腔內的空氣導致不充分的間隙調節從而可聽到氣閥機構 產生的噪音。這種狀況會一直保持到從高壓腔中清除了空氣為止，所 述空氣通常是在經由柱塞回到缸筒間隙的通路內。發明內容本發明提供了一種改良的液壓間隙調節器，其防止了空氣經由缸 筒/柱塞的空隙吸入到高壓腔中。該改良的液壓間隙調節器包括位於缸 筒/柱塞的空隙處的密封裝置，該密封裝置防止空氣經由缸筒/柱塞的 空隙漏入高壓腔中，同時因間隙調節器的正常回漏所需而允許油經由 該空隙流出高壓腔。本發明還涉及流動路徑的保持，該流動路逕自貯 藏腔經由止回閥進入高壓腔以及經由缸筒/柱塞的空隙離開高壓腔，但 並非以相反方向。在示範性實施例中，根據本發明的液壓間隙調節器包括具有環形 槽以便從發動機的油道中接收油的圓柱形主體。該圓柱形主體包括中心的圓柱形的缸筒(bore)和經由圓柱形主體壁進入缸筒的第 一油入口 通路。中空柱塞可在缸筒內往復移動且在其內具有貯藏腔。第二油入 口通路經過柱塞壁進入l&藏腔。柱塞和缸筒的封閉端限定了高壓腔。柱塞的孔口壁將貯藏腔與高 壓腔隔開。止回閥設置在孔口內，並允許油經由孔口從貯藏腔流入高 壓腔同時防止油從高壓腔中流到貯藏腔。止回閥彈簧保持關閉止回閥 直至貯藏腔的油壓超出高壓腔的壓力。柱塞彈簧設置在高壓腔內。柱塞彈簧驅使驅散遠離缸筒的封閉 端。根據本發明，柱塞在第二油入口通路和柱塞遠離高壓腔的一端還 包括周向槽，以便防止空氣經由校準空隙漏入高壓腔內。在具體實施例中，周向槽構造成在空隙上部保持d、的貯油器以便保持油密封並防止空氣向下經過空隙。在本發明的另 一個實施例中，間隙調節器包括設置在槽內的密封 環。密封環可以是可擴大的環，該可擴大的環通過柱塞上移(間隙的 抬起)或向下的油壓用以密封空隙而擴大，以及為開啟間隙而收縮。 具有小間距的該環可以是金屬或塑料的。在本發明的又一個實施僻中，間隙調節器可包括彈性體密封件， 該彈性體密封件設置在槽內並且為了單向流動而成為凸輪式的(cammed)或傾斜的。結合附圖並根據下文中本發明某些具體實施例的說明，將會更全 面地理解本發明這些和其它的特徵和優點。


圖1為根據本發明的內燃機的示意圖，該內燃機包括具有液壓間 隙調節器的氣閥機構(valvetrain);圖2為圖1液壓間隙調節器的截面圖； 圖3為液壓間隙調節器中的柱塞示圖； 圖4為圖3柱塞的示意圖；圖5為液壓間隙調節器柱塞備選實施例的示圖，該液壓間隙調節 器柱塞在周向槽內具有密封環；圖6A和困6B為圖5柱塞的示意圖，其示出了 "0形環"彈性體 密封件在槽內的擴大和收縮；圖7A和圖7B為柱塞在周向槽內具有間距型密封環的示意圖；和圖8為U型彈性體密封件又一個實施例的示圖，該U型彈性體密 封件設置在液壓間隙調節器的柱塞槽內。
具體實施方式
首先詳細地參照附圖的圖1,數字10總體上表示例如包括氣缸體 11的內燃機，該氣缸體ll具有至少一個通過氣缸頭13而在其一端封閉的氣缸12。活塞14可在各個氣缸12內往復移動，且和氣缸頭13 共同限定了容積可變的燃燒腔16。氣缸頭13包括氣缸入口埠 20和 連通各個氣缸12的排放埠 (未示出)。作為示例，雖然以下討論 的是入口埠 (和入口閥)，當應理解的是，該討論同樣應用於排放 埠(和排放閥)。各個氣缸入口埠 20受控於通過閥彈簧24偏壓並安裝在氣缸頭 13內的入口閥22。包括入口搖杆臂26的閥驅動機構接合入口閥22 並樞軸地安裝到氣缸頭13上。閥升降杆28可往復移動地設置在發動 機10的發動機升降杆通道32的缸筒30內。安裝在凸輪軸36上的入 口凸輪34通過往復移動升降杆28以便經由例如推桿38轉動入口搖 杆臂26，從而機械地驅動各個入口閥22。閥升降杆28為液壓間隙調節類型的閥升降杆，在此通常稱作液 壓間隙調節器。如圖2所示，液壓間隙調節器28包括伸長的大致圓 柱形主體40，該圓柱形主體40在其側壁43內具有外部環形油槽42。 環形油槽42從連接發動機油潤滑系統並連通升降杆通道缸筒30的油 道44接收發動機油。圓柱形主體40還包括其內具有敞開端48的中 心的圓柱形缸筒46。第一油入口通路50經由圓柱形主體40的側壁 43延伸進缸筒46內以便允許油從環形油槽42流入該缸筒內。中空柱塞52經由敞開端48容納在缸筒46內，且可在缸筒內往 復移動。柱塞52具有貯藏內腔54,油經由貫穿柱塞52的側壁58延 伸的第二油入口通路56從缸筒46輸入該貯藏內腔54中。高壓腔60 通過柱塞52和缸筒46的封閉端62所限定。柱塞52的孔口壁64將 貯藏腔54自高壓腔60中隔開。止回閥66，例如通過止回^l彈簧67 的偏置而關閉的止回球籠型止回閥，允許油從貯藏腔54經由孔口壁 64的孔口 68單向流入高壓腔60，但會阻止油從高壓腔60流回貯藏 腔54中。柱塞彈簧70或其它同樣適合的彈性構件設置在高壓腔60 內，並朝向缸筒的敞開端48驅使柱塞52遠離缸筒46的封閉端62。 柱塞52和缸筒46之間校準的緊密空隙72允許來自高壓腔60的油受控地洩漏。油經過狹窄空隙72的這種洩漏通常稱作液壓間隙調節器的回漏，且其對於下文將更為詳細地描述的正常的間隙調節而言是必 需的。液壓間隙調節器28還可包括設置在柱塞52遠離高壓腔60的端 部76處的座部74。座部74可以是具有孔口的推桿座，該推桿座不僅 流體連通第一油入口通路50還連通推桿38內向閥驅動機構輸油的油 通路78。備選地，座部74可以是指狀從板座或其它與發動機使用的 閥驅動^L構類型相配合的座部。對於發動機10的特定氣缸12而言，發動機運行時凸輪軸36轉 動入口凸輪34。隨著凸輪34的凸起部80克服液壓間隙調節器28的 轉動，液壓間隙調節器大致向上地移動。間隙調節器28的上移抬升 推桿38,從而轉動搖杆臂26用以驅動入口閥22進入開啟位置。在閥 的驅動期間，液壓間隙調節器的柱塞52受到閥彈簧24反作用力的作 用相對於圓柱形主體40向下/向內移動(也就是，柱塞52向封閉端 62移動)。這會導致間隙調節器的回漏。校準經由空隙72洩漏的油 量以便正常地運轉發動機。隨著凸輪軸36隨後進一步地轉動入口凸輪凸起部34，間隙調節 器28向凸輪凸起部的基圓部82移動。間隙調節器28因而大致向下 地移動，於是降低了推桿38並轉動搖杆臂26,從而允許閥彈簧24使 得入口閥22回復到關閉位置。在閥關閉後，柱塞彈簧70驅使間隙調 節器28的柱塞52相對於圓柱形主體40向上/向外地移動用以抬起閥 間隙。這會導致止回閥66的開啟從而將油從貯藏腔54吸入高壓腔60 內。在發動機IO已長時間停止的非使用期間，供給間隙調節器28的 油道排出並重填空氣。在一些發動機中，這會使得柱塞52的上部遠 端76曝露於空氣。此外，在發動機在發動機的非使用期間冷卻時， 高壓腔60內的壓力由於腔60中油的收縮而將慢慢低於大氣壓力。高 壓腔60內油的緩慢收縮不足以開啟止回閥66，但會導致將油從空隙972吸入高壓腔60內，從而進一步地使得柱塞曝露於空氣。現在參照圖2至圖4，本發明在第二油入口通路56和柱塞的遠端 76之間繞著柱塞52的側壁58提供了周向外槽84。槽84構造成限制 空氣經過柱塞相對於圓柱形主體的空隙72進入貯藏腔54。在第一實 施例中，周向槽84起到保存油的小貯藏器的作用以便保持空隙72內 的油密封，從而防止空氣經由空隙72流進高壓腔60內。油通過其對 金屬的自然粘附及其表面張力而保存在槽84內。在發動機停止期間，槽84中的油成為當柱塞52的遠端部76曝 露於空氣時保持空隙密封的供油源(例如見圖3)。這會防止空氣在 發動機的非使用期間進入高壓腔60內。此外， 一旦起動發動機時， 槽84中的油在空隙72內提供了密封以便在柱塞52向上/向外地移動 從而擴大高壓腔60時，確保油從貯藏腔54流進高壓器而非空氣經由 空隙72流進高壓腔內。這是需要的，因為高壓腔60內空氣的存在可 導致不足的間隙調節並因而可聽到發動機的噪音。本發明有助於確保 所有的流體流從貯藏腔54進入高壓腔60內並經由空隙72流出，以 及確保流體尤其是空氣不會經由空隙流進高壓腔。轉動圖5至圖7B，在本發明的第二實施例中，可在周向槽184 內設置諸如可擴大型環的密封環186。具有小間距的密封環186可以 是金屬或塑料的，或者是由柔性的彈性體材料製成。通常，密封環186 擴大以便密封空隙172，以及自然收縮用以開啟空隙172。更具體地， 密封環186和/或周向槽184定型成當柱塞向上/向外移動以便抬起間 隙時使得密封環186擴大，由此密封環186提供了密封從而防止空氣 經由空隙172吸入高壓腔160中。此外，密封環186當柱塞152向下/向內移動時收縮以便允許空隙172中的敞開路徑用於間隙調節器的 正常回漏。本實施例中，槽184可包括凸輪面(cammed surface)188，該凸輪 面188在柱塞上移時有助於擴大密封環186,而在柱塞下移時有助於 收縮密封環186。如圖6A和圖6B所示，凸輪面188可相對於柱塞壁158傾斜成除了 90度以外的一定角度。密封環186可具有大致圓形的 截面。備選地，如圖7A和圖7B所示，密封環286可具有其中的一個 面與對置面不平行的梯形截面。非平行面可以像槽284的凸輪面288 那樣成相同的角度，以便密封環286沿著凸輪面288平穩和容易地滑 動。轉到圖8,在本發明的第三實施例中，可在柱塞的周向槽內設置 U型的彈性體密封件390。密封件390設計成在一個流動方向上提供 良好的密封從而防止在該方向上的流動，同時卻允許在相反方向上的 流動。該實施例中，彈性體密封件390布置在槽內以便防止沿高壓腔 方向經由空隙的流動從而防止了空氣進入高壓腔內。然而為了間隙調 節器的正常回漏，密封件390允許高壓腔經由空隙的流出。圖8中通 過箭頭示意性地示出了密封方向和流動方向。在示出的實施例中，密封件390通常具有U型截面，該U型截面 包括基部392和兩個自基部392 —側的端部延伸的腿部394。在腿部 394和基部392的該側之間限定了開槽396。接近密封件390開槽396 側的流體流驅使腿部394向外以便形成防止經過密封件390流動的密 封。接近密封件390基部392側的流體流向內朝向開槽396推動腿部 394以便允許經過密封件390的流動。然而應理解的是，彈性體密封 件的其它截面形狀只要其能夠像密封件390那樣執行相同的功能便會 落入本發明的範圍內。雖然通過參照一定的優選實施例對本發明進行了描述，但應理解 的是在本發明所描述原理的精神和範圍內可做出許多變化。因此，本 發明並非意圖限制於所公開的實施例，而是具有由所附權利要求的用 語所允許的全部範圍。
權利要求
1.一種液壓間隙調節器，包括圓柱形主體，具有用於從發動機的油道中接收油的環形油槽；中心的圓柱形缸筒，在所述主體內並具有封閉端；第一油入口通路，經由所述主體的側壁進入到所述缸筒內；中空柱塞，可在所述缸筒內往復移動並在其內具有貯藏腔；第二油入口通路，經由所述柱塞的側壁進入所述貯藏腔；由所述柱塞和所述缸筒的所述封閉端限定的高壓腔，所述柱塞和所述缸筒具有緊密空隙，以便限制油從所述高壓腔的洩漏；將所述貯藏腔與所述高壓腔隔開的所述柱塞的第二壁，所述第二壁包括受控於止回閥的孔口，所述止回閥是可操作的，以便允許油經由所述孔口從所述貯藏腔流到所述高壓腔，並且防止油從所述高壓腔流到所述貯藏腔；設置在所述高壓腔內的柱塞彈簧，在空載時驅動所述柱塞遠離所述缸筒的所述封閉端，以便將油吸入進所述高壓腔內；和在所述第二油入口通路和所述柱塞的遠離所述高壓腔的一端之間繞著所述柱塞的所述側壁的周向外槽，所述槽構造成限制空氣經過所述柱塞相對於主體的空隙進入到所述貯藏腔內。
2. 根據權利要求1所述的液壓間隙調節器，其特徵在於，所述 周向槽保存油，以便在所述空隙內保持油密封，從而防止空氣經過所 述空隙。
3. 根據權利要求1所述的液壓間隙調節器，其特徵在於，在所 述槽內設置了密封環。
4. 根據權利要求3所述的液壓間隙調節器，其特徵在於，所述 密封環為可擴大的環。
5. 根據權利要求4所述的液壓間隙調節器，其特徵在於，所述 密封環是可擴大的，以便密封所述空隙且收縮成用以開啟所述空隙。
6. 根據權利要求3所述的液壓間隙調節器，其特徵在於，所述密封環為彈性體密封件。
7. 根據權利要求1所述的液壓間隙調節器，其特徵在於，所述液壓間隙調節器包括設置在所述柱塞遠離所述高壓腔的所述端處具 有孔口的推桿座，所述具有孔口的推桿座流體連通所述第一油入口通路。
8. —種液壓間隙調節器，包括具有中心的圓柱形缸筒的圓柱形主體，所述圓柱形缸筒具有封閉端；中空柱塞，可在所述缸筒內往復移動且在其內具有貯藏腔；由所述柱塞和所述缸筒的所述封閉端限定的高壓腔，所述柱塞和所述缸筒具有緊密的空隙，以便限制油從所述高壓腔的洩漏； 具有孔口的柱塞壁，將所述貯藏腔與所述高壓腔隔開； 止回閥，其可操作以便允許油經由所述孔口從所述貯藏腔流到所述高壓腔，並防止油從所述高壓腔流到所述貯藏腔；設置在所述高壓腔內的柱塞彈簧，驅使所述柱塞遠離所述缸筒的所述封閉端；座部，設置在所述柱塞遠離所述高壓腔的一端；和 鄰近所述座部繞著所述柱塞的周向外槽，所述外槽構造成保存 油，以便在所述空隙內保持油密封，從而防止空氣經過所述空隙。
9. 根據權利要求8所述的液壓間隙調節器，其特徵在於，所述 座部為推桿座。
10. —種液壓間隙調節器，包括具有中心的圓柱形缸筒的圓柱形主體，所述圓柱形缸筒具有封閉端；中空柱塞，可在所述缸筒內往復移動並在其內具有貯藏腔； 由所述柱塞和所述缸筒的所述封閉端限定的高壓腔，所述柱塞和 所述缸筒具有緊密的空隙，以便限制油從所述高壓腔的洩漏；具有孔口的柱塞壁，所述柱塞壁將所述貯藏腔與所述高壓腔隔開；止回閥，允許油經由所述孔口 ^v所述貯藏腔流入所述高壓腔內，並且阻止油從所述高壓腔流入所述貯藏腔內；設置在所述高壓腔內的柱塞彈簧，驅使所述柱塞遠離所述缸筒的 所述封閉端；座部，設置在所述柱塞遠離所述高壓腔的一端；鄰近所述座部繞著所述柱塞的周向外槽；和設置在所述槽內以便臨時密封所述空隙的密封環。
11. 根據權利要求10所述的液壓間隙調節器，其特徵在於，所 述密封環為可擴大的環，所述可擴大的環擴大成以便密封所述空隙並 收縮成用以開啟所述空隙。
12. 根據權利要求10所述的液壓間隙調節器，其特徵在於，所 述密封環為彈性體密封件。
13. 根據權利要求10所述的液壓間隙調節器，其特徵在於，所 述周向槽包括凸輪面。
14. 根據權利要求10所述的液壓間隙調節器，其特徵在於，所 述座部為推桿座。
全文摘要
一種改良的液壓間隙調節器包括具有中心的圓柱形缸筒的圓柱形主體。中空柱塞可在缸筒內往復移動並在其內包括貯藏腔。柱塞和缸筒具有緊密間隙。柱塞和缸筒的封閉端限定了高壓腔。柱塞的孔口壁將貯藏腔與高壓腔隔開。在孔口內設置了止回閥，以便允許油從貯藏腔中單向流入高壓腔。設置在高壓腔內的柱塞彈簧驅使柱塞遠離缸筒的封閉端。在柱塞遠離高壓腔的一端設置了座部。柱塞包括鄰近座部用於保存油的周向槽，以便在空隙內保持油密封，從而限制空氣經由該空隙的洩漏。
文檔編號F01L1/24GK101245719SQ20081008081
公開日2008年8月20日 申請日期2008年2月14日 優先權日2007年2月15日
發明者F·J·羅扎裡奧, M·斯塔賓斯基, W·C·艾伯特森 申請人:通用汽車環球科技運作公司