一种带液压挺柱的驱动器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种带液压挺柱的驱动器，包括驱动器壳体、驱动缸、第一活塞、第二活塞、活塞杆及液压挺柱，其中，所述液压挺柱进一步包括：挺柱柱塞、挺柱体、挺柱高压腔、挺柱进流道、泄流道、挺柱单向阀及柱塞回位弹簧。本发明揭示的带液压挺柱的驱动器包含一种优化的液压挺柱设计，在空间尺寸、高压腔压力及成本上有比较好的综合优势，尤其适用于可变气门驱动器的气门间隙控制。液压挺柱组合在驱动器的驱动缸壁及两个活塞之间，其中的挺柱体分为由第一活塞充当的挺柱体端部及由驱动缸壁充当的挺柱体壁，因此挺柱高压腔可以与驱动缸有同样足够大的直径来降低挺柱高压腔的内部高压，以保证正常的配气功能、较小的噪音及合理的寿命；同时省去额外的挺柱体壁结构，减少了额外的高精度配合结构，降低制造成本。
【专利说明】一种带液压挺柱的驱动器
【技术领域】
[0001]本发明是有关于一种驱动机的控制技术，且特别是有关于一种带液压挺柱的驱动器，此驱动器特别适用于发动机可变气门驱动器，其中的气门可以是发动机传统的进气门及排气门，也可以是专门用于控制气体状燃料的装置。
【背景技术】
[0002]人们正在使用及开发各种可变气门系统来有效控制气门的正时和升程，来改善发动机的性能、燃油经济性、喷射和其他特性。根据控制的装置或驱动器，这些系统主要地可以分成机械的、电液的(electrohydraulic)和电磁(electromagnetic)形式。根据控制的范围，可以分成可变气门升程和正时、可变气门正时和可变气门升程的形式。它们也可以分成带凸轮(cam-based)及无凸轮(camless)的形式。这些可变气门系统的设计也需要考虑气门间隙的控制，以保证正常的配气功能、较小的噪音及合理的寿命。
[0003]当气门处于关闭状态时，气门与传动件之间的间隙称为气门间隙。由于零部件的热胀冷缩、磨损、加工积累误差等原因，理想的零间隙是不可能的；而负间隙会造成气门与气门座关闭不严，从而产生漏气现象。不少现代内燃机配气机构采用液压挺柱来控制气门间隙，保证在整个内燃机使用寿命内及不同工况下，每一个气门在入座的瞬间，有一个较小的气门间隙。间隙太大会造成噪音、甚至寿命等问题。
[0004]比如中国专利申请201310120949.0及201310163910.7中展示的无凸轮可变气门
系统分别采用了液压挺柱来控制气门间隙，其中还有把液压挺柱组合在驱动器活塞中的较佳实施例。
[0005]液压挺柱通常包含挺柱柱塞、挺柱体及两者之间的挺柱高压腔。在气门开关动作过程中，挺柱高压腔的液体通常会产生瞬态的高压。此高压的值与液压挺柱传递的力成正t匕，与挺柱柱塞的横截面成反比。挺柱高压腔周边的部件需要能在结构强度上承受此高压。
[0006]中国专利申请201310163910.7展示了一种液压挺柱与活塞组合的可能设计或实施例，其中的挺柱柱塞的一部分可滑动地内置于挺柱体内，挺柱柱塞的端部与挺柱体之间形成了挺柱高压腔，通常要保证挺柱体内腔有足够大的直径来降低内部的高压，而且挺柱体的外壁有足够的厚度来保证其结构寿命，在这实施例中，挺柱体的内径与外壁是叠加的。同时，为了无凸轮可变气门驱动器的快速性及低能耗，在设计范围内，驱动器的活塞要尽量小或紧凑。
[0007]综上所述，优化组合在活塞中的液压挺柱对可变气门驱动器有非常大的意义。
【发明内容】
[0008]本发明主要解决的技术问题是提供一种带液压挺柱的驱动器，其中的液压挺柱设计在空间尺寸及高压腔压力上有比较好的综合优势，而且至少减少一对高精度配合面以降低加工成本，尤其适用于可变气门驱动器。简单地说:该液压挺柱组合在驱动器的驱动缸壁及两个活塞之间，而且传统上一体的挺柱体结构分成相对滑动的由第一活塞充当的挺柱体端部和由驱动缸壁来充当的挺柱体壁。在驱动缸直径根据驱动需求设定的前提下，不需要再内置一个挺柱体壁(由驱动缸壁替代，减少一对高精度配合面)，保证了挺柱高压腔的内径及横截面积最大化，如此在同样气门推力的情况下降低了挺柱高压腔内部压力，以保证正常的配气功能、较小的噪音及合理的寿命。
[0009]为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是:提供一种带液压挺柱的驱动器，包括
驱动器壳体；
驱动缸，在所述驱动器壳体中，限定具有第一和第二方向的纵向轴线，并在其第一方向和第二方向的两端分别具有驱动缸第一端部和驱动缸第二端部，在其径向具有驱动缸壁；第一活塞和第二活塞，能滑动地沿第二方向分别内置于所述驱动缸中，所述第一活塞在其第一和第二方向的两端分别具有第一活塞上端面和第一活塞下端面，第二活塞在其第一和第二方向的两端分别具有第二活塞上端面和第二活塞下端面；
活塞杆，能操作地连接于所述第二活塞下端面 '及 液压挺柱，所述液压挺柱进一步包括:
挺柱柱塞，由所述第二活塞充当；
挺柱体，由所述第一活塞和所述驱动缸壁充当；
挺柱高压腔，在径向以所述驱动缸壁为边界，在轴向分别以所述第一活塞下端面及所述第二活塞上端面为边界；
挺柱进流道，以提供所述挺柱高压腔与低压流道之间的流体连通；
泄流道，以提供所述挺柱高压腔向外泄漏的通道；
挺柱单向阀，以控制从所述挺柱进流道至所述挺柱高压腔的单向流动；及 柱塞回位弹簧，设置于所述第一活塞和第二活塞之间。
[0010]在本发明一个较佳实施例中，所述的带液压挺柱的驱动器还包括弹簧系统和气门，所述气门进一步包括气门杆，气门杆一端与活塞杆能工作地连接，其中，所述弹簧系统经过所述气门杆作用于所述活塞杆。
[0011]在本发明一个较佳实施例中，所述泄流道进一步包括
第一泄流道，所述第一泄流道为所述挺柱柱塞与所述驱动缸壁之间的径向间隙； 第二泄流道，所述第二泄流道为第一活塞与所述驱动缸壁之间的径向间隙。
[0012]在本发明一个较佳实施例中，所述带液压挺柱的驱动器还包括
驱动缸第一腔，为驱动缸内的、在所述驱动缸第一端部和所述第一活塞上端面之间的空间；
驱动缸第二腔，为在所述第二活塞下端面和所述驱动缸第二端部之间的空间；
第一端口，在所述驱动器壳体中，与所述驱动缸第一腔流体相连 '及 第一端口，在所述驱动器壳体中，与所述驱动缸第二腔流体相连。
[0013]在本发明一个较佳实施例中，所述的挺柱进流道进一步包括 轴向挺柱进流道，连通所述挺柱高压腔 '及
径向挺柱进流道，连通所述轴向挺柱进流道和所述驱动缸第二腔。
[0014]在本发明一个较佳实施例中，所述带液压挺柱的驱动器还包括驱动切换阀，所述驱动切换阀与所述第一端口流体相连，以控制工作液进出所述驱动缸第一腔。[0015]在本发明一个较佳实施例中，所述驱动切换阀进一步由一个驱动高压切换阀及一个驱动低压切换阀组成。
[0016]在本发明一个较佳实施例中，所述驱动切换阀的回流口与低压流道流体连通，驱动切换阀的进流口与高压流道流体连通，其中，所述第二端口直接流体连通至所述驱动切换阀的回流口，以形成差动功能。
[0017]在本发明一个较佳实施例中，所述带液压挺柱的驱动器还包括动力内口，所述动力内口在所述驱动缸上，与所述第一端口和所述驱动缸第一腔流体相连。
[0018]在本发明一个较佳实施例中，所述带液压挺柱的驱动器还包括 至少一个第一槽口，设置在第一活塞的上部；
至少一个第二槽口，设置在第二活塞的下部。
[0019]在本发明一个较佳实施例中，所述带液压挺柱的驱动器还包括 第一腔补流单向阀，其输出口流体连通于所述驱动缸第一腔；
节流装置，流体连通于所述驱动缸第一腔，以助所述第一活塞接近所述驱动缸第一端部时的缓冲。
[0020]在本发明一个较佳实施例中，所述带液压挺柱的驱动器还包括至少一个通孔，所述至少一个通孔把所述第一腔补 流单向阀和所述节流装置连通至所述驱动缸第一腔。
[0021 ] 在本发明一个较佳实施例中，所述节流装置为可变节流装置。
[0022]在本发明一个较佳实施例中，所述带液压挺柱的驱动器还包括
升程控制缸，在所述驱动器壳体中安置在第二活塞的下部，从所述驱动缸向第二方向延伸，并在其第一和第二方向的两端分别具有升程控制缸第一端部和升程控制缸第二端部;
升程控制套，在所述升程控制缸内，能滑动于所述升程控制缸第一端部和所述升程控制缸第二端部之间，并在其第一和第二方向的两端分别具有升程控制套第一端部和升程控制套弟~^而部。
[0023]在本发明一个较佳实施例中，所述带液压挺柱的驱动器还包括
升程控制腔，为所述升程控制缸第二端部和所述升程控制套第二端部之间的流体空
间；
升程控制口，与所述升程控制腔流体相连。
[0024]在本发明一个较佳实施例中，所述带液压挺柱的驱动器还包括升程切换阀，所述升程切换阀与所述升程控制腔流体相连，以控制所述升程控制套在所述升程控制缸第一端部和所述升程控制缸第二端部之间的切换，由此控制所述带液压挺柱的驱动器在小升程和大升程之间的切换。
[0025]在本发明一个较佳实施例中，所述升程切换阀是常开的两位三通阀。
[0026]本发明的有益效果是:本发明的带液压挺柱的驱动器，是一种优化的液压挺柱设计，在空间尺寸及高压腔压力上有比较好的综合优势，尤其适用于可变气门驱动器，其中，液压挺柱组合在驱动器的两个活塞之间，通过液压挺柱来控制气门间隙，同时保证了挺柱高压腔有足够大的直径来降低内部的高压，以保证正常的配气功能、较小的噪音及合理的寿命。
[0027]上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举实施例，并配合附图，详细说明如下。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中:
图1是本发明的带液压挺柱的驱动器一较佳实施例的结构示意图；
图2是本发明的带液压挺柱的驱动器另一较佳实施例的结构示意图；
附图中的标记为:1、驱动器壳体，2、驱动缸,3、第一活塞,4、第二活塞,5、活塞杆、6、液压挺柱，7、弹簧系统，8、气门，9、驱动切换阀，10、第一腔补流单向阀，11、通孔，12、驱动缸壁(也是挺柱体壁)，20、节流装置，21、驱动缸第一端部，22、驱动缸第二端部，23、驱动缸第一腔，24、驱动缸第二腔，25、第一端口，26、第二端口，27、动力内口，28、第一缓冲区，29、第二缓冲区，30、升程控制缸，31、第一活塞上端面，32、第一活塞下端面，33、第一槽口，40、升程控制套，41、第二活塞上端面，42、第二活塞下端面，43、第二槽口，50、升程控制腔，60、升程切换阀，61、挺柱柱塞，62、挺柱体端部，63、挺柱高压腔，64、轴向挺柱进流道，65、径向挺柱进流道，66、挺柱单向阀，67、柱塞回位弹簧，68、第一泄流道，69、第二泄流道，70、升程控制口，71、气门弹簧座，72、气门回位弹簧，73、气门导管，74、缸盖体，80、油箱，81、气门杆，82、气门头，83、气门座，301、升程控制缸第一端部，302、升程控制缸第二端部，401、升程控制套第一端部，402、升程控制套第二端部，S、升程，S1、小升程；S2、大升程；Xf7、流道。
【具体实施方式】
[0029]下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0030]本说明书中的术语“顶”及I底”或上”及二下”等方位用语只是用来表明驱动器各部分在图中的相对位置，而不限制带液压挺柱的驱动器本身的安装位置或方向。
[0031]如图1所示，本发明第一较佳实施例的带液压挺柱的驱动器包括驱动器壳体I。在该驱动器壳体I中，设有驱动缸2、第一活塞3、第二活塞4、活塞杆5以及液压挺柱6，
驱动缸2，在所述驱动器壳体I中，限定具有第一和第二方向的纵向轴线，沿附图中从顶(或上)部至底(或下)部的方向为第二方向，沿附图中从底(或下)部至顶(或上)部的方向为第一方向。并在其第一和第二方向(或上下)的两端分别具有驱动缸第一端部21和驱动缸第二端部22，在其径向有驱动缸壁12 ；
第一活塞3和第二活塞4，能滑动地沿第二方向分别内置于所述驱动缸2中，所述第一活塞3在其第一和第二方向的两端分别具有第一活塞上端面31和第一活塞下端面32，第二活塞4在其第一和第二方向的两端分别具有第二活塞上端面41和第二活塞下端面42 ；活塞杆5，能操作地连接于所述第二活塞下端面42，与第二活塞4 一体或刚性相连或能操作地相连，由于活塞杆5的存在，第二活塞下端面42的面积比第二活塞上端面41的面积小；及
液压挺柱6，所述液压挺柱6进一步包括:
挺柱柱塞61，由所述第二活塞4充当；
挺柱体，进一步有挺柱体端部62 (由所述第一活塞3充当)和挺柱体壁(由所述驱动缸壁12充当)，这两个相对滑动的部件来充当传统上一体的挺柱体结构。在驱动缸直径根据驱动需求已设定的前提下，不需要再内置一个额外的挺柱体壁(由驱动缸壁替代，因此减少一对高精度配合面)，保证了挺柱高压腔63的内径及横截面积最大化，如此在同样气门推力的情况下降低了挺柱高压腔63的内部压力，以保证正常的配气功能、较小的噪音及合理的寿命；
挺柱高压腔63，在径向以驱动缸壁12为边界，在轴向的第一方向和第二方向分别以第一活塞下端面32及第二活塞上端面41为边界；
挺柱进流道，以提供所述挺柱高压腔63与低压流道之间的流体连通，比如在图1中，挺柱进流道进一步包括连接所述挺柱高压腔63的轴向挺柱进流道64及连通所述轴向挺柱进流道64和驱动缸第二腔24的径向挺柱进流道65。
[0032]挺柱单向阀66，以控制从所述挺柱进流道至所述挺柱高压腔63的单向流动；及 柱塞回位弹簧67，设置于所述第一活塞3和第二活塞4之间。
[0033]上述中，所述液压挺柱6还包括泄流道，以提供挺柱高压腔63向外泄漏的通道。泄流道可有不同的设计，在图1中，所述泄流道的设计包括第一泄流道68和第二泄流道69 ；所述第一泄流道68为所述挺柱柱塞61与所述驱动缸壁12之间的径向间隙，提供从挺柱高压腔63至所述驱动缸第二腔24或第二端口 26的泄流通道；所述第二泄流道69为第一活塞3与所述驱动缸壁12之间的径向间隙，提供从挺柱高压腔63至驱动缸第一腔23或第一端口 25的泄流通道。
[0034]上述泄流通道中的泄漏流量一般与某些设计参数相关，比如，泄漏流量与间隙长度成反比，与间隙宽度或驱动缸壁周长成正比，与径向间隙尺寸的三次方成正比，与工作液的粘度成反比，与泄流通道两端的压差成正比。一般需适当地控制泄漏流量，以便尽量在每次气门打开的过程中，因泄漏引起的液压挺柱压缩量(即第一及第二活塞之间轴向靠拢的位移，也叫做气门间隙)在一定范围内。比如，汽油内燃机的目标气门间隙一般在0.05mm至
0.1Omm 之间。
[0035]本发明中，所述的带液压挺柱的驱动器还包括与活塞杆5连接的弹簧系统7以及作为其负载的气门8 (即发动机气门或engine valve)。
[0036]其中，所述弹簧系统7包括气门弹簧座71、气门回位弹簧72、气门导管73和缸盖体74。所述气门8包括气门杆81、气门头82及气门座83。气门弹簧座71和气门杆81 —端连接，气门杆81另一端与气门头82连接。所述缸盖体74位于气门弹簧座71和气门头82之间，气门导管73套装于缸盖体74上。气门杆81从气门导管73中穿过，所述气门回位弹簧72套装在气门杆81上并同时由缸盖体74和气门弹簧座71支撑。
[0037]上述中，所述弹簧系统7也可被其它驱动器回位机构(图1中未显示)替代，比如具有类似回位功能的气动弹簧(图1中未显示)。它们的力作用点可在气门杆81上(即间接地作用在活塞杆5上)，也可直接地在活塞杆5上(图1中未显示)。[0038]进一步地，所述带液压挺柱的驱动器还包括:
驱动缸第一腔23，为驱动缸2内的、在所述驱动缸第一端部21和所述第一活塞上端面31之间的空间；
驱动缸第二腔24，为在所述第二活塞下端面42和所述驱动缸第二端部22之间的空
间；
第一端口 25，在所述驱动器壳体I中，与所述驱动缸第一腔23流体相连；
第二端口 26，在所述驱动器壳体I中，与所述驱动缸第二腔24流体相连；
动力内口 27，在所述驱动缸2上，与所述第一端口 25和所述驱动缸第一腔23流体相
连；
至少一个第一槽口 33，设置在第一活塞3的上部，如果多于一个的话，最好沿圆周均匀或对称分布，以利流动及压力分布的对称性；以及
至少一个第二槽口 43，设置在第二活塞4的下部，如果多于一个的话，最好沿圆周均匀或对称分布，以利流动及压力分布的对称性。
[0039]上述中，动力内口 27是可选择的，它的作用是在第一端口 25与驱动缸第一腔23之间提供过渡流道。动力内口 27可采用图1中所示的沉割槽的结构形式，以便流体流动能沿驱动缸周边较为平衡地分布，减少流动阻力及侧向力。
[0040]驱动缸第一腔23在动力内口 27的上沿和驱动缸第一端部21之间的部分为第一缓冲区28。当第一活塞3进入第一缓冲区28时，第一缓冲区28内的流体无法直接或畅通地经过第一端口 25排出而形成缓冲效果。
[0041]同样，驱动缸第二腔24与第二端口 26的连通处也可象图1所示的那样包含有沉割槽的结构形式，以便流体流动能沿驱动缸周边较为平衡地分布，减少流动阻力及侧向力。在此沉割槽下边至驱动缸第二端部22之间的部分为第二缓冲区29。当第二活塞4进入第二缓冲区29时，第二缓冲区29内的流体无法直接或畅通地经过第二端口 26排出而造成缓冲效果。
[0042]当第一活塞3和第二活塞4分别进入第一缓冲区28及第二缓冲区29时，第一槽口 33和第二槽口 43分别提供逐步的流体释放及减速功能。第一槽口 33和第二槽口 43的形状可以是传统的三角槽，也可以其它较为优化的形状。第一槽口 33也可以由设置在动力内口 27上部边缘的至少一个槽口(图中未示)来代替。第二槽口 43也可以由设置在第二缓冲区29侧壁上的至少一个槽口(图中未示)来代替。
[0043]进一步的，所述带液压挺柱的驱动器还包括:
驱动切换阀9，所述驱动切换阀9与所述第一端口 25流体相连，以控制工作液进出所述驱动缸第一腔23 ；
第一腔补流单向阀10，其输出口流体连通于所述驱动缸第一腔23 ；
节流装置20，流体连通于所述驱动缸第一腔23，以助所述第一活塞3接近所述驱动缸第一端部21时的缓冲，所述节流装置20也可设计成可变节流装置；以及
两个通孔11，分别连接第一腔补流单向阀10和节流装置20，并安装于驱动缸第一端部21的上部。
[0044]所述驱动切换阀9的回流口与低压流道PL流体连通，驱动切换阀9的进流口与高压流道PH流体连通，其中，所述第二端口 26直接流体连通至所述驱动切换阀9的回流口，以形成差动功能。
[0045]第一腔补流单向阀10的输出口及节流装置20，通过两个通孔11分别与第一缓冲区28连通；也可合用一个通孔11，甚至省去通孔11直接地连通。第一腔补流单向阀10的输入口及节流装置20的另一端通过流道X3及流道Xl连接至驱动切换阀9。节流装置20为第一缓冲区28提供可控的或被限制的出流，以帮助实现第一活塞3进入第一缓冲区28时的缓冲功能。但由于它节流功能的双向性，节流装置20也阻碍第一活塞3快速地离开第一缓冲区28。为了弥补节流装置20在气门打开时的缺陷，与之并联的第一腔补流单向阀10可帮助实现通畅的进流。由于它的单向性，第一腔补流单向阀10不会在第一活塞3进入第一缓冲区28时放流及干涉节流装置20的节流功能。
[0046]图1所示的驱动切换阀9是常闭式两位三通阀。所谓“三通”表示它有三个阀口，其输出口(也可叫做工作口或A 口)经过流道Xl与第一端口 25相通，其回流口经过流道X4(或叫做驱动切换阀回流路)与低压通道PL相通，其进流口经过流道X5 (或叫做进流路)与高压流道PH相通。高压流道PH本身一般源自某一液压泵，通常再附加压力控制结构，甚至再加蓄能功能。所谓“两位”表示它有两个工作位置或状态:开启位置及关闭位置。图1所示的是阀的关闭位置，它根据其示意符号右位的流通逻辑控制三个阀口的连接关系；其中进流口被隔断(故称关闭位置)，工作口只能与回流口相通。与之相反的是开启位置(图中未示)，它根据其示意符号左位的流通逻辑控制三个阀口的连接关系；其中进流口与工作口相通(故称开启位置)，而回流口被隔断。所谓“常闭”(normally-closed)表示此阀或它的电磁线圈在不通电时(即默认或常态位置)是关闭的(图1表示的状态)，而通电时(即非常态时)处于开启位置。上述中，所述驱动切换阀9的两位三通结构也可进一步由一个两位二通驱动高压切换阀(图未视)及一个两位二通驱动低压切换阀(图未视)的组合来替代。其中的两位二通驱动高压切换阀控制流道Xl与高压流道PH的开关状态，而两位二通驱动低压切换阀控制流道Xl与低压通道PL的开关状态。
[0047]驱动切换阀9在图1所示的关闭位置时，第一端口 25向低压流道PL排工作液；当驱动切换阀9在左位时(图未视)，高压流道PH向第一端口 25供工作液。流道X4在中途经过流道X2与第二端口 26相通。因此，第二端口 26直接与驱动切换阀回流路相通，以此，驱动缸2形成了一个有效的差动机制。当高压流道PH经过流道X5、X1及X3给驱动缸第一腔23进工作液时，驱动缸第二腔24经过第二端口 26、流道X2及流道X4往低压流道PL排工作液。当驱动缸第一腔23经过流道Xl及X4等往低压流道PL排工作液时，部分工作液从流道X4分出、经过流道X2给驱动缸第二腔24补工作液。
[0048]图1中，气门头82正好接触气门座83，处于关闭状态。图中标号S表示升程。
[0049]工作原理
(I)保持气门关闭状态:如图1所示，驱动切换阀9保持在关闭状态，驱动缸第一腔23和第二腔24均与低压流道PL流体连通。第一活塞上端面31及第二活塞下端面42上均没有大的液压力。主要由于气门复位弹簧72的向上驱动力，气门8已入座(即气门头82贴着气门座83)。柱塞回位弹簧67保持对第一活塞3 (也是挺柱体端部62)及第二活塞4 (也是挺柱柱塞61)的推力，活塞杆5保持与气门杆81的接触；第一活塞3基本到达其顶部位置，第一活塞上端面31接近并接触驱动缸第一端部21。期间，挺柱高压腔63的压力接近或小于低压PL，挺柱单向阀66保证给挺柱高压腔63补充工作液。[0050](2)打开气门:驱动切换阀9切换至开启状态(图1中未示)，驱动缸第一腔23开始与高压流道PH流体连通，驱动缸第二腔24保持与低压流道PL的流体连通，第一活塞上端面31开始有大的液压力作用，第一活塞3开始向下运动；同时挺柱高压腔63的压力开始升高，关闭挺柱单向阀66，第一活塞3上的液压力也通过高压腔63向下传递给第二活塞4，并依次进一步传递给活塞杆5、气门杆81及气门头82，这些部件开始时逐步加速。同时气门复位弹簧72的向上驱动力试图抵制向下的运动，抵制力也随着气门的位移增加而增加，因此气门在整个开启过程中会一般会经历先加速、后加速的过程。直至最后液压推力与气门复位弹簧72的力达到平衡或者第二活塞4到达驱动缸第二端部22，气门开启过程结束。期间，在高压下，挺柱高压腔63内的少许液体会通过第一泄流道68和第二泄流道69向外泄漏，少量地减短挺柱高压腔63的长度。另外，在第一活塞3走出第一缓冲区28前，第一槽口 33及节流装置20不能允许足够的流量；此时，第一腔补流单向阀10会打开进行补流功能。还有，当第二活塞4进入第二缓冲区29后，第二槽口 43提供逐步的流体释放及减速功能。
[0051](3)保持气门的打开状态:驱动切换阀9保持在开启状态(图1中未示)，驱动缸第一腔23保持与高压流道PH流体连通，驱动缸第二腔24保持与低压流道PL的流体连通，由此保持气门的打开状态。期间，在高压下，挺柱高压腔63继续向外少量地泄漏。具体气门保持打开状态的时间由内燃机的要求(如进气量或排气量)和工况而定。在某些工况下，可能不需保持时间。
[0052](4)关闭气门:驱动切换阀9切换回关闭状态，驱动缸第一腔23回到与低压流道PL的流体连通。第一活塞上端面31及第二活塞下端面42上均没有大的液压力。在气门复位弹簧72的向上驱动力下，气门8、第二活塞4以及第一活塞3开始向上运动，直至气门8入座(即气门头82开始接触气门座83)。期间，挺柱高压腔63有与气门复位弹簧力几乎成正比的压力，因此继续向外少量地泄漏。当第一活塞3进入第一缓冲区28后，第一槽口 33及节流装置20提供逐步的流体释放及减速功能，而第一腔补流单向阀10保持关闭状态。
[0053](5)气门入座之后:在气门刚入座的瞬间，由于泄漏累积，挺柱高压腔63的容积变小了或长度变短了，因此第一活塞上端面31离驱动缸第一端部21还有一点距离，即气门间隙。气门入座后，在柱塞回位弹簧67的作用下，第一活塞3继续向上移动直至气门间隙为零。期间，挺柱单向阀66给挺柱高压腔63补足所需的工作液。
[0054]此外，本发明中的弹簧系统7可为具有相同、相当或类似功能的其他结构，比如气动弹簧(图中未显示)，来实现带液压挺柱的驱动器回位机构的功能，此处不再一一列举。此夕卜，本发明中各种切换阀不限于上述切换阀的结构、组合或控制形式，可由其它结构、组合或控制形式来代替。
[0055]本发明中，同一驱动切换阀9也可同时控制至少两个带液压挺柱的驱动器(图中未示)，该驱动切换阀9的工作口和回流口分别与所有被控制带液压挺柱的驱动器的第一端口 25和第二端口 26相连。比如在一个发动机气缸上，同一驱动切换阀9可同步控制两个进气门或两个排气门的带液压挺柱的驱动器。
[0056]如图2所示，另一较佳实施例中，本发明中上述所述的带液压挺柱的驱动器还进一步包括升程控制缸30、升程控制套40、升程控制腔50、升程切换阀60以及升程控制口 70等用于升程控制的结构。[0057]升程控制缸30，在所述驱动器壳体I中安置在第二活塞4的下部，从所述驱动缸2向第二方向延伸，并在其第一和第二方向的两端分别具有升程控制缸第一端部301和升程控制缸第二端部302。
[0058]升程控制套40，在所述升程控制缸30中能滑动于所述升程控制缸第一端部301和所述升程控制缸第二端部302之间，并在其第一和第二方向的两端分别具有升程控制套第一端部401和升程控制套第二端部402。
[0059]升程控制腔50，为所述升程控制缸第二端部302和所述升程控制套第二端部402之间及其附近相通的流体空间，该升程控制腔50中的压力作用于升程控制套第二端部402以控制升程控制套40的位置。
[0060]升程控制口 70，与所述升程控制腔50流体相连。
[0061]升程切换阀60，与所述升程控制腔50流体相连，以控制所述升程控制套40在所述升程控制缸第一端部301和所述升程控制缸第二端部302之间的切换，由此控制所述带液压挺柱的驱动器在小升程SI和大升程S2之间的切换。
[0062]升程控制套40中的升程控制套第一端部401设有深度的凹槽为第二缓冲区29。当第二活塞4进入第二缓冲区29时，第二缓冲区29内的流体无法直接或畅通地经过第二端口 26排出而造成缓冲效果。
[0063]驱动缸2上下分别有驱动缸第一端部21和驱动缸第二端部22。其中，驱动缸第二端部22是设在第二缓冲区29的底部，它随着升程控制套40浮动。在驱动缸2中，具有由驱动缸第一端部21和第一活塞上端面31限定的驱动缸第一腔23和由驱动缸第二端部22和第二活塞下端面42限定的驱动缸第二腔24。
[0064]图2所示的升程切换阀60是常闭式两位三通阀。所谓“三通”表示它有三个阀口，其工作口经过流道X6及升程控制口 70与升程控制腔50相通；其回流口与油箱80相通实现回流功能；其进流口经过流道X7与高压流道PH相通。所谓“两位”表示它有两个工作位置或状态:开启位置及关闭位置。图2所示的是阀的关闭位置，它根据其示意符号左边的流通逻辑控制三个阀口的连接关系；其中进流口被隔断(故称关闭位置)，工作口只能与回流口相通。与之相反的是开启位置(图中未示)，它根据其示意符号右边的流通逻辑控制三个阀口的连接关系；其中进流口与工作口相通(故称开启位置)，而回流口被隔断。所谓“常闭”(normally-closed)表示此阀或它的电磁线圈在不通电时(也称默认位置)是关闭的(图2表示的状态)，而通电时处于开启位置。
[0065]为了实现气门小升程，升程切换阀60通电，其阀口状态与图2所示的相反，提供高压于升程控制腔50，以驱动升程控制套40至第一位置，即，升程控制套第一端部401顶着升程控制缸第一端部301。在图2中，驱动切换阀9处于关闭状态，第一端口 25接低压，第一活塞上端面31上没有大的流体压力，因此气门8在弹簧力的主宰下处于关闭状态。如果驱动切换阀9切换至其开启状态(图2未示)，第一端口 25接高压通道PH，第一活塞上端面31上有足够大的流体压力来克服弹簧力而打开气门8。气门8的开度等于小升程SI，即第二活塞下端面42从其在图中气门8关闭时位置至在气门小升程打开时位置的距离。第一活塞3和第二活塞4的行程受到升程控制套40的限制。在设计上，升程控制套第二端部402的面积理想地应该足够大，保证该面积上在高压下的流体压力与来自弹簧系统7的弹簧力(两者均是向上的)的合力足以克服向下合力，以便升程控制套40保持其控制位置而不松动。该向下合力包括:第一活塞上端面31上在高压下的流体压力，升程控制套第一端部401在低压下的流体压力，以及第二活塞4快速进入第二缓冲区29时在驱动缸第二端部22产生的瞬态力。在设计上，也可仅保证向上的合力只够克服静态的向下合力，允许升程控制套40有瞬态的向下松动，由此气门8的小升程运动有瞬态的超调。图2中，气门头82正好接触气门座83,处于关闭状态。图中标号SI表不小升程以及S2表不大升程。
[0066]为了实现大升程，升程切换阀60在关闭状态(图2所示状态)，升程控制腔50连通于油箱80而大致处于大气压力，因此升程控制套第二端部402几乎没有流体压力。而在升程控制套40上面的驱动缸第二腔23至少在一般情况下保持有一定的背压。尽管该背压远低于高压通道PH的压力，但它能在升程控制套第一端部401上产生足够的流体压力，以把升程控制套40控制在第二位置，即，升程控制套第二端部402接触升程控制缸第二端部302。当然，也可增加额外的锁紧或弹簧复位装置(图中未示)来保证升程控制套40在第二位置。
[0067]除了上述大小升程切换功能或工作原理之外，图2所示的带液压挺柱的驱动器与图1所示的驱动器有基本相同的功能或工作原理，可通过切换驱动切换阀9来改变气门的开关状态。
[0068]在实施中，升程切换阀60也可以设计成常开的(图2所示的设置相反)，该阀或它的电磁线圈不通电时升程控制腔50连通于高压流道PH，以实现小升程。特别是当大部分工况是小升程时，实现小升程的默认位置设计可减少电磁线圈的总能耗。
[0069]升程切换阀60与驱动切换阀9共享一个高压流道PH。在系统中，高压流道PH的压力是可以控制在一个固定的目标或设计值，也可以根据工况或需要进行可变的控制。比如，可以提高系统压力来提高气门开关速度；也可以变化系统压力来补偿流体粘温特性引起的系统特性变化。
[0070]本发明中，同一升程切换控制阀60也可同时控制至少两个带液压挺柱的驱动器，该升程切换控制阀60的工作口与所有被控制的带液压挺柱的驱动器的升程控制口 70相连。比如在一发动机中，同一升程切换控制阀60可控制所有进气门或所有排气门的带液压挺柱的驱动器，也可以控制所有进、排气门的带液压挺柱的驱动器。
[0071]本发明中，不少流道(比如流道X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7)在结构上不一定是独立于驱动器壳体I的，在各图中所显示的结构独立性或独立性的表象只是为了描述或示意的方便。如果需要，它们的任一个可以直接结合在驱动器壳体I中，这样与其相连的端口匕如第一端口 25、第二端口 26或升程控制口 70)也会是与流道连续的部分，而不是人为的口子(port)。
[0072]本发明中的升程控制套40在第一位置和第二位置之间切换。在第一位置和第二位置时，带液压挺柱的驱动器可采用机械、机电、机液或机电液锁定装置(图中未示)来帮助或取代上述液压式升程控制，以稳定升程控制套40，保证气门8升程的精度。
[0073]本发明揭示的带液压挺柱的驱动器，可以用简单的升程切换装置实现两个升程间的切换，且升程切换装置由升程切换控制阀来控制，该控制是数字式的。该结构的简单化的结构可保证应用中的可靠性及低成本。本发明中，气门在开启的位置是由升程控制套机械限位，因此气门升程基本无超调，升程本身也比较精确。气门升程的精确性直接影响到进排气量的发动机燃烧过程的精确性，因此燃烧效率及排放质量。对升程超调的控制也可减小气门与内燃机活塞碰撞的可能性。
[0074]本发明揭示的带液压挺柱的驱动器是一种优化的液压挺柱设计，在空间尺寸及高压腔压力上有比较好的综合优势，尤其适用于可变气门驱动器，其中，液压挺柱组合在驱动器的两个活塞之间，通过液压挺柱来控制气门间隙，同时保证了挺柱高压腔有足够大的直径来降低内部的高压，以保证正常的配气功能、较小的噪音及合理的寿命。
[0075]可以理解，本发明所述的带液压挺柱的驱动器可用在气门控制，也可以用在其他适用的场合。
[0076]以上所述，仅是本发明的实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【权利要求】
1.一种带液压挺柱的驱动器，其特征在于，包括 驱动器壳体；驱动缸，在所述驱动器壳体中，限定具有第一和第二方向的纵向轴线，并在其第一方向和第二方向的两端分别具有驱动缸第一端部和驱动缸第二端部，在其径向具有驱动缸壁；第一活塞和第二活塞，能滑动地沿第二方向分别内置于所述驱动缸中，所述第一活塞在其第一和第二方向的两端分别具有第一活塞上端面和第一活塞下端面，第二活塞在其第一和第二方向的两端分别具有第二活塞上端面和第二活塞下端面； 活塞杆，能操作地连接于所述第二活塞下端面 '及 液压挺柱，所述液压挺柱进一步包括: 挺柱柱塞，由所述第二活塞充当； 挺柱体，由所述第一活塞和所述驱动缸壁充当； 挺柱高压腔，在径向以所述驱动缸壁为边界，在轴向分别以所述第一活塞下端面及所述第二活塞上端面为边界； 挺柱进流道，以提供所述挺柱高压腔与低压流道之间的流体连通； 泄流道，以提供所述挺柱高压腔向外泄漏的通道； 挺柱单向阀，以控制从所述挺柱进流道至所述挺柱高压腔的单向流动；及 柱塞回位弹簧，设置于所述第一活塞和第二活塞之间。
2.根据权利要求1所述的带液压挺柱的驱动器，其特征在于，所述的带液压挺柱的驱动器还包括弹簧系统和气门，所述气门进一步包括气门杆，气门杆一端与活塞杆能工作地连接，其中，所述弹簧系统经过所述气门杆作用于所述活塞杆。
3.根据权利要求1所述的带液压挺柱的驱动器，其特征在于，所述泄流道进一步包括 第一泄流道，所述第一泄流道为所述挺柱柱塞与所述驱动缸壁之间的径向间隙； 第二泄流道，所述第二泄流道为第一活塞与所述驱动缸壁之间的径向间隙。
4.根据权利要求1所述的带液压挺柱的驱动器，其特征在于，所述带液压挺柱的驱动器还包括 驱动缸第一腔，为驱动缸内的、在所述驱动缸第一端部和所述第一活塞上端面之间的空间； 驱动缸第二腔，为在所述第二活塞下端面和所述驱动缸第二端部之间的空间； 第一端口，在所述驱动器壳体中，与所述驱动缸第一腔流体相连 '及 第一端口，在所述驱动器壳体中，与所述驱动缸第二腔流体相连。
5.根据权利要求4所述的带液压挺柱的驱动器，其特征在于，所述的挺柱进流道进一步包括 轴向挺柱进流道，连通所述挺柱高压腔；及 径向挺柱进流道，连通所述轴向挺柱进流道和所述驱动缸第二腔。
6.根据权利要求4所述的带液压挺柱的驱动器，其特征在于，所述带液压挺柱的驱动器还包括驱动切换阀，所述驱动切换阀与所述第一端口流体相连，以控制工作液进出所述驱动缸第一腔。
7.根据权利要求6所述的带液压挺柱的驱动器，其特征在于，所述驱动切换阀进一步由一个驱动高压切换阀及一个驱动低压切换阀组成。
8.根据权利要求6或7所述的带液压挺柱的驱动器，其特征在于，所述驱动切换阀的回流口与低压流道流体连通，驱动切换阀的进流口与高压流道流体连通，其中，所述第二端口直接流体连通至所述驱动切换阀的回流口，以形成差动功能。
9.根据权利要求1所述的带液压挺柱的驱动器，其特征在于，所述带液压挺柱的驱动器还包括动力内口，所述动力内口在所述驱动缸上，与所述第一端口和所述驱动缸第一腔流体相连。
10.根据权利要求1所述的带液压挺柱的驱动器，其特征在于，所述带液压挺柱的驱动器还包括 至少一个第一槽口，设置在第一活塞的上部； 至少一个第二槽口，设置在第二活塞的下部。
11.根据权利要求1所述的带液压挺柱的驱动器，其特征在于，所述带液压挺柱的驱动器还包括 第一腔补流单向阀，其输出口流体连通于所述驱动缸第一腔； 节流装置，流体连通于所述驱动缸第一腔，以助所述第一活塞接近所述驱动缸第一端部时的缓冲。
12.根据权利要求11所述的带液压挺柱的驱动器，其特征在于，所述带液压挺柱的驱动器还包括至少一个通孔 ，所述至少一个通孔把所述第一腔补流单向阀和所述节流装置连通至所述驱动缸第一腔。
13.根据权利要求11所述的带液压挺柱的驱动器，其特征在于，所述节流装置为可变节流装置。
14.根据权利要求1-13之一所述的带液压挺柱的驱动器，其特征在于，所述带液压挺柱的驱动器还包括 升程控制缸，在所述驱动器壳体中安置在第二活塞的下部，从所述驱动缸向第二方向延伸，并在其第一和第二方向的两端分别具有升程控制缸第一端部和升程控制缸第二端部; 升程控制套，在所述升程控制缸内，能滑动于所述升程控制缸第一端部和所述升程控制缸第二端部之间，并在其第一和第二方向的两端分别具有升程控制套第一端部和升程控制套弟~^而部。
15.根据权利要求14所述的带液压挺柱的驱动器，其特征在于，所述带液压挺柱的驱动器还包括 升程控制腔，为所述升程控制缸第二端部和所述升程控制套第二端部之间的流体空间； 升程控制口，与所述升程控制腔流体相连。
16.根据权利要求14所述的带液压挺柱的驱动器，其特征在于，所述带液压挺柱的驱动器还包括升程切换阀，所述升程切换阀与所述升程控制腔流体相连，以控制所述升程控制套在所述升程控制缸第一端部和所述升程控制缸第二端部之间的切换，由此控制所述带液压挺柱的驱动器在小升程和大升程之间的切换。
17.根据权利要求16所述的带液压挺柱的驱动器，其特征在于，所述升程切换阀是常开的两位三通阀。
【文档编号】F01L1/245GK103696822SQ201310712877
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月23日 优先权日:2013年12月23日
【发明者】娄征 申请人:江苏公大动力技术有限公司