密封型間隙調節器以及第一和第二部件間的密封構造的製作方法

2023-05-17 05:44:56

專利名稱：密封型間隙調節器以及第一和第二部件間的密封構造的製作方法
技術領域：
本發明涉及密封型間隙調節器以及第一和第二部件間的密封構造。
背景技術：
以往，已實際應用的有一種自動地將在內燃機的進氣排氣閥與氣缸頭之間設置的 閥間隙調整為大致零的間隙調節器。根據該間隙調節器，就功能方面而言，消除了因進氣排 氣閥與氣缸頭的幹涉而產生的敲擊聲，就維護方面而言，不需要進行定期檢查調整閥間隙 的作業。間隙調節器中，有一種利用例如發動機油的外部供油型。在這種外部供油型間隙 調節器的情況下，若發動機油的注入量不適當或者直接使用了已劣化的油，則空氣或異物 混入油中的危險性增大，有時會因這些原因而損壞間隙調節器的功能。即，外部供油型間隙 調節器中，根據發動機油的維護的好壞將會左右間隙調節器的功能。與此相對，有一種對間 隙調節器密封有油等液體的密封型間隙調節器，根據所述密封型間隙調節器能夠排除上述 損害功能的要素。關於該密封型間隙調節器，例如專利文獻1中已提出有以下所示的密封型間隙調 節器。專利文獻1提出的密封型間隙調節器，在主體與推桿之間具有油封(以下簡稱為X 密封件)，該油封具有截面X字形的2個封條。該X密封件能夠同時密封位於密封兩側的兩 種液體，因此該密封型間隙調節器構成為，能夠同時防止X密封件所密封的油(以下簡稱為 封入油)向外部流出、和發動機油等外部的液體(以下簡稱為外部油)浸入。另外，其他與 本發明相關的技術也已在例如專利文獻2至4中已提出。專利文獻1 JP特公昭62-29605號公報專利文獻2 JP特開2005-162138號公報專利文獻3 JP特開2006-132660號公報專利文獻4 JP實開平01-124008號公報然而，為了防止用上述X密封件密封了的油中混入發動機油，而需要防止兩種液 體(發動機油與密封了的油)混合，因此需要使X密封件作為往復運動用的密封件來發揮 作用。與此相對，往復運動用密封件通常需要用於對滑動面降低磨損的潤滑油膜，就功能方 面而言，通過使在按壓工序(密封型間隙調節器縮短的工序)中露出於外部的油膜在牽拉 工序(密封型間隙調節器伸長的工序)中返回到內部，來防止外部洩漏。然而，使上述X密 封件作為往復運動用的密封件來發揮作用十分困難。在這裡，間隙調節器所需的推桿的動作行程通常為2mm至2. 5mm左右，而且發動機 停止時推桿停在主體的底部，因此發動機從該狀態開始啟動後，在凸輪位於基圓的工序中 推桿伸得最長的情況下，推桿與主體之間的滑動幅度(行程)有時會超過2mm至2. 5mm左 右。就這點而言，X密封件中，通常推桿不會在往復運動時與主體滑動，而是通過變形來維 持密封功能，但是例如在上述發動機起動時等，有時會因推桿驟然伸長而引起與主體滑動。 因此，在上述情況下，需要使X密封件作為往復運動用的密封件來發揮作用，並且需要防止 由油膜移動引起的兩種液體的混合。
相對於此，由油膜的移動引起的兩種液體的混合，本來在推桿的行程超過X密封 件與主體滑動面接觸的範圍時發生。因此，為了防止兩種液體混合，需要大小與推桿的行程 相匹配的X密封件。另外，從提高內燃機的設計自由度的觀點出發，優選使密封型間隙調節 器儘量小型化。然而，若考慮到上述推桿的行程，則能夠防止兩種液體混合的X密封件中無 法避免密封型間隙調節器的大型化，相反在能夠適用且不會導致大型化的X密封件中難以 防止兩種液體的混合。即，難以使X密封件作為往復運動用的密封件來發揮作用，因此可知 利用設置於主體與推桿之間的一個密封單元，難以同時防止密封的油向外部流出和發動機 油從外部浸入。此外，為了在發動機起動時，尤其是低溫起動時抑制發動機敲擊聲，密封型間隙調 節器伸長，迅速地使間隙為零，這對密封型間隙調節器而言是重要的功能。因此，若以圖6 所示的密封型間隙調節器100X為例，則用於對推桿2施力的推桿彈簧4的彈力負荷，被設 定為實現所述功能所需的程度。另一方面，密封型間隙調節器100X的縮短動作，依賴於封 入油從推桿2與主體IX之間的狹窄間隙的洩漏，因此其速度比伸長速度慢。即，(伸長速度)> (縮短速度)，因此密封型間隙調節器100X中的按壓工序的推 杆速度與牽拉工序的推桿速度的關係為(牽拉工序的推桿速度>按壓工序的推桿速度)。此外，通常選定的封入的油滿足(封入油的粘度)> (外部油的粘度)。另一方面，關於往復運動用的密封件上的密封滑動接觸面的壓力分布與所形成 的油膜厚度的關係，若按壓工序的油膜厚度為h。p，按壓工序中的油壓側的最大接觸壓力 梯度為I dp/dx |max, ρ,牽拉工序的油膜厚度為&Μ，牽拉工序中的油壓側的最大接觸壓力梯 度為dp/dx |max, M，油的粘度為μ (pa· s)，推桿速度為U(cm/s)，則依據流體潤滑逆理論 (thefluid lubrication inverse theory)整理成如下的數學式1和數學式2。[數學式1] hop=8uU/9dp/dxmax.P
[數學式2]hom=8uU/9dp/dxmax.M從上述內容可知，在為了防止封入油流出而在推桿2的滑動部具有一個密封單元 (在這裡為第一密封部件5)的普通密封型間隙調節器100X中，在牽拉工序中形成的油膜厚 度大於在按壓工序中形成的油膜厚度(式Ii0M > h0P)。圖7是示意性地放大表示如上那樣 形成的油膜厚度的圖，在密封型間隙調節器100X中，牽拉工序中如圖7(a)所示，形成外部 油的厚油膜，與此相對，在按壓工序中如圖7(b)所示，形成薄的油膜。這意味著牽拉工序中 封入油返回到了內部，但是這時在發動機油等液體浸入密封滑動部位的情況下，發動機油 等液體與封入油一起混入到內部。即，通常的密封型間隙調節器100X中具有上述特徵，成 為導致液體從外部混入的原因。

發明內容
因此，本發明鑑於上述課題而做出，其目的在於，提供一種密封型間隙調節器以及 第一和第二部件間的密封構造，其能夠防止或抑制液體從外部浸入而混入密封在內部的液 體中，尤其是能夠利用按壓工序和牽拉工序的推桿速度的差異來更好地防止或抑制液體從 外部浸入而混入密封在內部的液體中。
為了解決所述課題，本發明的密封型間隙調節器，具備推桿和插入並嵌合該推桿 的主體，並在上述推桿的滑動部具備第一密封單元，而且在與上述推桿的滑動部對置的上 述主體的滑動部具備第二密封單元。根據本發明，能夠獨立地防止或抑制由第一密封單元和第二密封單元密封的液體 的流出和外部液體的浸入。因此，根據本發明，能夠更可靠地進行密封，因而能夠防止或抑 制液體從外部浸入而混入到密封在內部的液體中。此外，本發明也可以構成為，在上述推桿的滑動部具備第一密封單元，並且在與上 述推桿的滑動部對置的上述主體的滑動部具備第二密封單元，以使在上述推桿被壓入時 (按壓工序)形成於上述第一密封單元與上述第二密封單元之間的空間擴大，並且在上述 推桿突出時(牽拉工序)形成於上述第一密封單元與上述第二密封單元之間的空間縮小。本發明著眼於因密封型間隙調節器的按壓工序和牽拉工序的推桿速度的差異而 形成厚度不同的油膜的情況來進行的，根據本發明，能夠以排出的方式防止或抑制液體從 外部的浸入，並且能夠以吸收的方式防止或抑制密封的液體的流出。在這方面，尤其是本發 明能夠如上所述地發揮更好的密封功能這方面，與例如第一和第二密封單元均設置於推桿 的滑動部或者主體的滑動部的情況相比，具有優勢。此外，為了使上述空間以與本發明相反 的方式擴大縮小，可以將第一密封單元設置於推桿的滑動部，且將第二密封單元設置於主 體的滑動部，但是本發明與上述情況相比，如上所述地在能夠發揮更好的密封功能這方面 仍具有優勢。此外，本發明也可以構成為，上述主體還具有連通孔，該連通孔從形成於上述第一 密封單元與上述第二密封單元之間的空間與外部連通。根據本發明，能夠減少密封型間隙 調節器縮短時的推桿的滑動阻力。此外，本發明也可以構成為，還具有第三密封單元，該第三密封單元設置於上述主 體的外壁部中的比上述連通孔更靠近上述主體的開口部側的部分。根據本發明，能夠防止 或抑制液體經過主體上形成的連通孔從外部浸入。此外，本發明的第一和第二部件間的密封構造具備往復移動的第一部件和相對於 該第一部件滑動的第二部件，在去程和回程時第一部件的移動速度產生差異的情況下，在 上述第一部件的滑動部具備第一密封單元，並且在與上述第一部件的滑動部對置的上述第 二部件的滑動部具備第二密封單元。根據本發明，不局限於密封型間隙調節器，還能夠用具備往復移動的第一部件 (例如活塞等移動部件)和相對於該第一部件滑動的第二部件(例如氣缸等保持部件)，且 在去程和回程時第一部件的移動速度產生差異的第一和第二部件間的密封構造來更可靠 地進行密封，因此能夠防止或抑制液體從外部浸入而混入到密封在內部的液體中。另外，在所述第一和第二部件間的密封構造中，著眼於按壓工序和牽拉工序的第 一部件的移動速度的差異導致形成厚度不同的油膜的情況，優選在上述第一部件的滑動部具備第一密封單元，並且在與上述第一部件的滑動部對置的上述第二部件的滑動部具備第 二密封單元，以使在上述第一部件被壓入時(按壓工序)形成於上述第一密封單元與上述 第二密封單元之間的空間擴大，並且在上述第一部件突出時(牽拉工序)形成於上述第一 密封單元與上述第二密封單元之間的空間縮小。由此，能夠以排出的方式防止或抑制外部 的液體浸入，並且能夠以吸收的方式防止或抑制密封的液體流出，能夠發揮更好的密封功 能。根據本發明，可提供能夠防止或抑制液體從外部浸入而混入到密封在內部的液體中，尤其是能夠利用按壓工序和牽拉工序的推桿速度的差異來更好地防止或抑制液體從外 部浸入而混入到密封在內部的液體中的密封型間隙調節器以及第一和第二部件間的密封 構造。


圖1是示意性地表示間隙調節器100A的構成的圖。圖2 (a)和圖2 (b)是示意性地放大表示最長伸長狀態和最短縮短狀態時的第一和 第二密封部件5、30的圖。圖3(a)和圖3(b)是示意性地放大表示間隙調節器100A動作時第一和第二密封 部件5、30上所形成的油膜的厚度的圖。圖4是示意性地表示間隙調節器100B的構成的圖。圖5是示意性地表示間隙調節器100C的構成的圖。圖6是示意性地表示在推桿2的滑動部具有一個密封單元的普通密封型間隙調節 器100X的構成的圖。圖7(a)和圖7(b)是示意性地放大表示間隙調節器100X動作時第一密封部件5 上所形成的油膜的厚度的圖。
具體實施例方式下面，結合附圖來詳細說明用於實施本發明的最佳方式。實施例1圖1是示意性地表示本實施例涉及的密封型間隙調節器(以下也簡稱為間隙調節 器)100A的構成的圖。間隙調節器100A構成為，作為基本構成而具有主體1A、推桿2、止回 閥3、推桿彈簧4、第一密封部件(相當於權利要求書中記載的第一密封單元)5、球形塞6、 護圈擋蓋7、第二密封部件(相當於權利要求書中所述的第二密封單元)30。主體IA為有底圓筒狀部件，推桿2在與中心軸線平行的方向上滑動自如地插入並 嵌合到圓筒內。在主體IA的前端部配設有用於限制推桿2突出的護圈擋蓋7。該護圈擋蓋 7是作為推桿2的防脫部件而發揮作用的構成，不具有封住要從外部浸入的液體的功能。推 杆2是圓柱狀部件，且在內部形成有貯存室10。另外，貯存室10可以形成為適當形狀。在 推桿2的前端側具有用於注入油(液體)的注入孔2a，而且在該注入孔2a中壓入有用於密 封所注入的油或氣體的球形塞6。注入規定量的油，且在貯存室10的剩餘空間中存在氣體 (例如從製造氣氛中獲得的空氣等)。對於密封的油，例如可以使用矽油。在推桿2的後端部形成有與高壓室11連通的連通孔2b，而且在該連通孔2b中配設有止回閥3。在推桿2的後端側形成有高壓室11，且在該高壓室11中配設有推桿彈簧4。 止回閥3在推桿彈簧4對推桿2施力使其向前端側突出時打開，僅容許油從貯存室10向高 壓室11移動，而阻止其反向的移動。此外，在推桿2上形成有從滑動面與貯存室10連通的回收孔2c，該回收孔2c形 成為其貯存室10側的開口部在使用狀態下始終比油的油麵L更靠近高壓室11側。回收孔 2c形成為朝向中心軸線且與中心軸線垂直，在推桿2的滑動面上，在與回收孔2c高度相同 的位置(滑動方向上的位置)遍布整周地形成有槽部2d。而且，在主體IA的開口部側的推 杆2的滑動面上，遍布整周地形成有槽部2e，該槽部2e中配設有用於防止油向外部洩漏的 第一密封部件5。該第一密封部件5在比回收孔2c更靠近主體IA的開口部側密封主體IA 與推桿2之間的微小間隙。以上述構成為間隙調節器100A的基本構成，在本實施例中，間隙調節器100A還具 備第二密封部件(第二密封單元)30。第二密封部件30是用於防止外部油浸入的構成，且 配置於在主體IA的滑動面所形成的槽部IaA0即，間隙調節器100A在推桿2的滑動部具備 第一密封部件5，並且在與推桿2的滑動部對置的主體IA的滑動部具備第二密封部件30。槽部IaA在主體IA的滑動面上且在間隙調節器100A最長伸長的狀態時，比槽部 2e更靠近主體IA的開口部側的部分上，遍布整周地形成。換言之，槽部IaA和2e形成為， 在間隙調節器100A最長伸長的狀態下，第一和第二密封部件5、30不會彼此接觸(參照圖 2(a))。由此，對於分別形成有槽部IaA和2e的間隙調節器100A而言，在間隙調節器100A 最短縮短的狀態下，第一和第二密封部件5、30彼此離得最遠。(參照圖2(b))。S卩，間隙調節器100A中，在推桿2的滑動部具備第一密封部件5，並且在與推桿2 的滑動部對置的主體IA的滑動部具備第二密封部件30，從而在推桿2被壓入時，形成於第 一密封部件5與第二密封部件30之間的主體IA和推桿2間的間隙即空間K擴大，並且在 推桿2突出時，形成於第一密封部件5與第二密封部件30之間的空間K縮小。另外，作為 第一和第二密封部件5、30，在本實施例中進一步具體地使用了 0形圈，但是也可以使用其 他適用於油封等的密封用部件等。此外，第一和第二密封部件5、30的截面形狀例如也可以 是圓形或四邊形等適當形狀。間隙調節器100A中，通過具備如上述那樣的第一和第二密封部件5、30，能夠很好 地防止或抑制外部油的浸入和封入油的洩漏。圖3是示意性地放大表示間隙調節器100A 動作時在第一和第二密封部件5、30上所形成的油膜的厚度的圖。另外，圖3(a)表示牽拉 工序中的間隙調節器100A伸長後的狀態，圖3(b)表示按壓工序中的間隙調節器100A縮短 後的狀態。如圖3(a)所示，在第一密封部件5上，在牽拉工序中所形成的封入油的厚油膜 如圖3(b)所示，通過在按壓工序中形成薄油膜而吸入到內部。此外，如圖3(a)所示，在第 二密封部件30上，在牽拉工序中所形成的外部油的厚油膜如圖3 (b)所示，通過在按壓工序 中形成薄油膜而排出到外部。S卩，在間隙調節器100A中，推桿2側的第一密封部件5發揮吸收封入油的作用，且 配置於主體IA側的第二密封部件30發揮排出外部油的作用，因此能夠消除封入油和外部 油的進出，從而從結果來看能夠實現很好的密封功能。由此，間隙調節器100A能夠防止或 抑制液體從外部浸入而混入到密封在內部的液體中。實施例2
圖4是示意性地表示本實施例涉及的間隙調節器100B的構成的圖。間隙調節器 100B具備主體IB來代替主體IA之外，其他方面與間隙調節器100A實質上相同。主體IB除 了還具備連通孔31之外，其他方面與主體IA實質上相同，該連通孔31從形成於第一密封 部件5與第二密封部件30之間的空間K與外部連通。該連通孔31被配置成不與第一和第 二密封部件5、30的密封滑動部位幹涉。另外，在形成連通孔31時，從與槽部IaB的關係出 發不應使主體IB變得太薄，並且從製造方面出發不應產生毛邊。根據該間隙調節器100B， 能夠在間隙調節器100B縮短時抑制空間K的內壓升高，因此與間隙調節器100A相比，在進 一步降低推桿2的滑動阻力方面更佳。實施例3圖5是示意性地表示本實施例涉及的間隙調節器100C的圖。另外，圖5 中表示組 裝於氣缸頭50上的狀態下的間隙調節器100C。間隙調節器100C除了具備第三密封部件 (相當於權利要求書中記載的第三密封單元)40和與此相應地具備主體IC來代替主體IB 以外，其他方面與間隙調節器100B實質上相同。主體IC除了還具備槽部IbC之外，其他方 面與主體IB實質上相同，該槽部IbC設置在主體IC的外壁部上的比連通孔31更靠近主體 IC的開口部側的部分、且插入在組裝對象部件即氣缸頭50的部分上。第三密封部件40具體被安裝於該槽部lbC，且是防止外部油浸入到氣缸頭50和間 隙調節器100C間的構成。另外，作為第三密封部件40在本實施例中具體由0形圈實現，但 是不局限於此，可以使用適合油封等的密封部件等。根據具備該第三密封部件40的間隙調 節器100C，與間隙調節器100B相比，在能夠防止或抑制外部油經由連通孔31浸入到空間K 方面更佳。上述的實施例是本發明的優選實施例。但是，不受上述實施例的限制，在不脫離本 發明的主要內容的範圍內可以進行多種變形。例如上述的實施例1是第一部件為推桿2、第 二部件為主體IA的權利要求5和6所記載的第一和第二部件間的密封構造的實施例，但是 在權利要求5和6所記載的第一和第二部件間的密封構造中，第一和第二部件不局限於此， 也可以是活塞和氣缸等。
權利要求
一種密封型間隙調節器，其特徵在於，具有推桿和插入並嵌合該推桿的主體，並在上述推桿的滑動部具備第一密封單元，而且在與上述推桿的滑動部對置的上述主體的滑動部具備第二密封單元。
2.根據權利要求1所述的密封型間隙調節器，其特徵在於，在上述推桿的滑動部具備 第一密封單元，並且在與上述推桿的滑動部對置的上述主體的滑動部具備第二密封單元， 以使在上述推桿被壓入時形成於上述第一密封單元與上述第二密封單元之間的空間擴大， 並且在上述推桿突出時形成於上述第一密封單元與上述第二密封單元之間的空間縮小。
3.根據權利要求1或2所述的密封型間隙調節器，其特徵在於，上述主體還具備連通 孔，該連通孔從形成於上述第一密封單元與上述第二密封單元之間的空間與外部連通。
4.根據權利要求1至3中任意一項所述的密封型間隙調節器，其特徵在於，還具備第三 密封單元，該第三密封單元設置於上述主體的外壁部中的比上述連通孔更靠近上述主體的 開口部側的部分。
5.一種第一和第二部件間的密封構造，其特徵在於，具備往復移動的第一部件和相對 於該第一部件滑動的第二部件，在去程和回程時第一部件的移動速度產生差異的情況下，在上述第一部件的滑動部具備第一密封單元，並且在與上述第一部件的滑動部對置的 上述第二部件的滑動部具備第二密封單元。
6.根據權利要求5所述的第一和第二部件間的密封構造，其特徵在於，在上述第一部 件的滑動部具備第一密封單元，並且在與上述第一部件的滑動部對置的上述第二部件的滑 動部具備第二密封單元，以使在上述第一部件被壓入時形成於上述第一密封單元與上述第 二密封單元之間的空間擴大，並且在上述第一部件突出時形成於上述第一密封單元與上述 第二密封單元之間的空間縮小。
全文摘要
本發明涉及密封型間隙調節器以及第一和第二部件間的密封構造。密封型間隙調節器(100A)具備推桿(2)和插入並嵌合該推桿的主體(1A)，在推桿(2)的滑動部具備第一密封部件(5)，並且在與上述滑動部對置的主體(1A)的滑動部具備第二密封部件(30)。具體而言，在推桿(2)的滑動部具備第一密封部件(5)，並且在對置的主體(1A)的滑動部具備第二密封部件(30)，以使在推桿(2)被壓入時形成於第一密封部件(5)與第二密封部件(30)之間的空間(K)擴大，並且在推桿(2)突出時空間(K)縮小。
文檔編號F02F11/00GK101815849SQ20088010993
公開日2010年8月25日 申請日期2008年10月3日 優先權日2007年10月3日
發明者保坂明彥, 勝間田正司 申請人:豐田自動車株式會社;日鍛汽門株式會社