具有部分再循环特征的阀门机构液压间隙调节器的制作方法

本发明总体涉及用于内燃机中的阀门机构的液压间隙调节器，更具体地涉及用于冷却液压间隙调节器的渗漏机油的部分再循环特征。

背景技术：

液压间隙调节器是公知的用于阀门机构的设备，以维持内燃机内接近零的阀门余隙。液压间隙调节器通常位于凸轮轴和发动机的每个气体交换阀之间。间隙调节器包括可包裹内部活塞的中空钢质圆柱体。该活塞向其外部界限偏置，以通过弹簧延长液压间隙调节器。圆柱体和活塞一起限定了填充有机油的流体腔。在气体交换阀关闭时，流体腔可自由地再次填充机油。当凸轮轴凸部进入其行程的升程相位时，压缩液压间隙调节器并关闭一个机油入口阀。由于机油几乎不可压缩，因此压缩间隙调节器使得其在升程相位期间十分牢固。然而，由于活塞和液压间隙调节器的圆柱体之间必须维持一定余隙，所以在每个行程期间会有一些机油顺着环形余隙渗漏出去。随着凸轮轴凸部通过其峰值点，施加在升降活塞上的载荷随之减小，且内弹簧将该活塞复位至中性状态，从而流体腔可以再次填充机油。

美国专利号4,184,464示出了一种在活塞外表面限定了捕获槽的液压间隙调节器，从而在压缩相位期间渗漏的液压流体可以被捕获并重新在液压间隙调节器内部流通。先于专利'464的液压间隙调节器通常不具有再捕获或再循环凹槽，从而所有渗漏的机油都从该液压间隙调节器溢出且回流至油底槽。在某些较近的应用中，全部再循环或者零再循环液压间隙调节器都没有解决这些发动机中新的潜在问题。

本发明旨在克服上述问题中的一个或多个。

技术实现要素：

液压间隙调节器包括本体，该本体具有限定轴向孔的内表面。中空活塞能够伸缩地容纳在轴向孔中，同时具有外表面。本体和中空活塞通过阀座限定低压室从高压室分离。阀构件位于高压室内，且能够在与所述阀座接触的关闭位置和不与所述阀座接触的打开位置之间移动。介于本体内表面和中空活塞外表面之间的环形余隙区域限定了一个漏油通道。该漏油通道包括多个渗漏溢出路径和多个渗漏再循环路径。每个渗漏溢出路径都延长了高压室到一个环形余隙出口的长度，且具有与环形余隙的第一角度段相对应的宽度。每个渗漏再循环路径都从高压室延伸至一个由中空活塞外表面限定的凹槽。该凹槽贯穿了环形余隙的第二角度段。第一角度段的角度和与第二角度段的角度和处于相同的量级。第一角度段的角度和加上第二角度段的角度和等于360度。中空活塞限定了多个再循环端口，每个再循环端口在多个凹槽中的一个和低压室之间延伸。

另一方面，阀门机构包括具有进气凸轮和排气凸轮的凸轮轴。进气阀操作性地与第一阀桥联接连接，排气阀操作性地与第二阀桥联接连接。第一推杆在进气凸轮和第一阀桥之间延伸，第二推杆在排气凸轮和第二阀桥之间延伸。第一推杆和第二推杆中的每一个都具有根据本发明的液压间隙调节器。

再一方面，操作阀门机构的方法包括打开气体交换阀以对凸轮轴的旋转做出响应。该气体交换阀处于关闭状态以对凸轮轴的旋转做出响应。该打开步骤包括使用液压间隙调节器将阀杆联接连接至凸轮轴。对液压间隙调节器的长度进行调节。通过对从高压室渗漏的机油的第一部分进行再循环从而冷却该液压间隙调节器，而溢出从高压室渗漏的机油的其余部分以对打开步骤做出响应。冷却步骤包括使新鲜的机油流动到液压间隙调节器内，以对关闭气体交换阀的步骤做出响应。渗漏的机油的第一部分和其余部分处于相同的量级。

附图说明

图1是根据本发明的阀门机构的透视图；

图2是根据本发明的一个方面的液压间隙调节器的正剖面图；

图3是用于根据本发明的另一方面的液压间隙调节器的中空活塞的俯视剖面图；

图4是用于图2中的液压间隙调节器的中空活塞的俯视剖面图；

图5是用于根据本发明的另一方面的液压间隙调节器的中空活塞的俯视剖面图；

图6是用于根据本发明的又一方面的液压间隙调节器的中空活塞的俯视剖面图；以及

图7是示出了根据本发明的渗漏溢出路径和渗漏再循环路径的来自图2中液压间隙调节器的中空活塞的主视图。

具体实施方式

参照图1，示出了用于单一发动机气缸的阀门机构10及其相关联的气体交换阀26从发动机缸体和缸盖分离，该阀门机构10安装在缸盖内部。阀门机构10包括带有进气凸轮12和排气凸轮13的旋转凸轮轴11。按照常规方式，进气阀14操作性地与第一阀桥15联接连接，排气阀16操作性地与第二阀桥17联接连接。第一推杆18在进气凸轮11和第一阀桥15之间延伸。第二推杆19在排气凸轮13和第二阀桥17之间延伸。第一复位弹簧20将进气阀14朝闭合位置偏置，第二复位弹簧21将排气阀16朝闭合位置偏置。推杆18和19中的每一个分别具有旋转凸轮从动件22和23，当发动机(未示出)运行时，该旋转凸轮从动件22和23在相对应的凸轮12和13的外表面滚动。推杆18和19中的每一个都包括液压间隙调节器30，该液压间隙调节器30可允许推杆18和19的长度28轻微调整以消除旋转凸轮12及13和各自的气体交换阀26之间的联接间隙。实施例示出了两个进气阀14和两个排气阀16。本领域技术人员将认识到，本发明还可应用到具有顶置式凸轮的发动机，其中除去了推杆18和19，但仍然具有液压间隙调节器，这并不脱离本发明的预期范围。

现在另外参照图2，液压间隙调节器30包括主体31，其是推杆18(或19)的一部分，具有限定轴向孔33的内表面。中空活塞40能够伸缩地容纳于轴向孔33内。中空活塞40可通过包括具有安设在其中的扣环35的凹槽的主体30限制在轴向孔33内。除了中空活塞40外，阀体50、阀箱55、阀构件57以及弹簧58全部设置在轴向孔33内。取决于设计考虑，如图所示，阀体50可以制造为中空活塞40的一部分，或可能显示为附连到其上的单独部件。主体30和中空活塞40通过阀座51限定低压室46从高压室60流体分离。阀构件57可以是球状物，设置在高压室60内，并且在与阀座51相接触的关闭位置和不与阀座51接触的打开位置之间移动。渗漏通道70由位于主体31的内表面32与中空活塞40的外表面41之间的环形余隙区域71限定。渗漏通道70通过由中空活塞40的外表面41限定的多个凹槽42流体地连接至低压室46。由中空活塞40限定的多个再循环端口43在凹槽42与低压室46之间延伸。在具体实施例中，中空活塞40限定了正好四个再循环端口43分别开口穿过正好四个凹槽42。然而，本领域的技术人员应当理解，为了属于本发明的范畴，不必设置相等数量的再循环端口和凹槽。此外，多于或少于四个凹槽和再循环端口也可以属于本发明的预期范畴。中空活塞40可包括凹陷接触面，在此推杆18接触阀桥15，但是其他表面结构也可以属于本发明的预期范畴。供油孔45由中空活塞限定，并且延伸贯穿凹面接触面44至低压室46。供油孔45在正常的发动机运转过程中，作为用于供应新鲜润滑油至液压间隙调节器30的通道。相对强力弹簧58操作性地设置在高压室60内，以常规方式偏置中空活塞40，使其远离主体30。

本发明教导了一种本领域中先前一直没有认识到的问题的解决方案。具体地，过去的许多液压间隙调节器包括在中空活塞外表面上的环形凹槽以及一个或多个再循环端口(见背景参考资料美国专利No.4,184,464)，以捕获和几乎再循环所有从高压室向上沿着渗漏路径通道移动的机油以及再循环基本上所有的渗漏的机油回低压室。在这些条件下，由于液压间隙调节器内少量机油进行的工作量，液压间隙调节器内的温度可以变得很高。当这些温度变得足够高时，可能出现机油上漆的问题，这会导致液压间隙调节器活塞粘着，这反过来又可以潜在地导致换气阀和阀座的故障。本发明通过再循环渗漏通道70中的部分渗漏机油，并允许渗漏通道70内的剩余部分的渗漏机油从环形余隙区域71的出口81排出，以最终返回到发动机的油底壳再循环解决了这个问题。这种排出的较高温度的机油由通过供油孔45，供给至低压室46的新鲜冷却油组成。在本发明的所有情况下，再循环至低压室46的渗漏机油与允许排出的渗漏机油是相同量级的。如在本发明中使用的，相同量级意味着渗漏排出量和渗漏再循环量两者都不是彼此的十倍以上。换而言之，再循环渗漏机油少于排出渗漏机油的十倍，反之亦然。

现在另外参照图4和图7，本发明的部分渗漏再循环策略由将中空活塞的外表面41的圆周分割成用于渗漏排出通道72或者用于再循环通道73的不同的角度段而实现。渗漏通道70由在主体30的内表面32和中空活塞40的外表面41之间的环形余隙区域71限定，包括多个渗漏排出通道72和多个渗漏再循环通道73。每个渗漏排出通道72延伸长度80为从高压室60至环形余隙区域71的出口81，宽度82对应于环形余隙区域71的第一角度段83。每个渗漏再循环通道73从高压室60延伸至由中空活塞40的外表面41限定的多个凹槽中的一个凹槽42。每个凹槽42延伸至环形余隙区域71的第二角度段88。渗漏再循环机油与渗漏排出机油的相对比例由分别组成各渗漏排出通道72与渗漏再循环通道73的角度段83与88的量级限定。第一角度段83的角度和与第二角度段88的角度和处于相同的量级。换言之，没有角度和超过其他角度和的十倍。本质上，第一角度段83的角度和加上第二角度段88的总和等于环形余隙区域71的一个完整的360度圆周。在本发明的图2、图4和图7所示的示例性实施例中，对应于渗漏排出通道72的第一角度段83的角度和大约为对应于渗漏再循环通道73的第二角度段88的角度段和的两倍。如本发明所使用的，术语“大约两倍”是指四舍五入到单个有效数字的两个数字的比率是二。220度的角度和大约为140度的角度和的两倍。然而，200度的角度和不是160度角度和的两倍。

图3和图6示出了本发明的极端版本。具体是，图3示出了穿过中空活塞140的截面图，其中对应于渗漏排出通道的第一角度段183的尺寸是对应于渗漏再循环通道的第二角度段的十倍。图6示出了反向极端，其中中空活塞340包括四个渗漏排出通道，每个都具有尺寸是相对于渗漏再循环通道73的第二角度段388的十分之一的第一角度段383。图5示出了图4的反面。具体是，中空活塞240包括第二角度段288，其对应于对应于渗漏排出通道的第一角度段283的两倍的渗漏再循环通道。

本领域的技术人员应当理解，渗漏再循环通道73与渗漏排出通道72的相对尺寸针对发动机应用可以不同或相同。另一方面，制造一系列不同发动机的发动机制造商可能会选择渗漏再循环与渗漏排出的比率，以使发动机经受最高液压间隙调节器温度，之后使得其他发动机的中空活塞相同，从而减少部分计数。

工业实用性

本发明可以潜在运用于任何使用阀门机构液压间隙调节器的发动机。本发明尤其适用于液压间隙调节器发动机，其中液压间隙调节器经受十分剧烈的上升温度，机油因高温而发生变化，从而导致中空活塞粘着，而不是在推杆体内发生往复运动。之后液压间隙调节器粘着导致换气阀故障以及加速相应阀座的磨损。

再次参照图1、图2、图4和图7，用于操作阀门机构10的方法包括旋转凸轮轴11。响应于凸轮轴11的旋转，每个气体交换阀26以本领域公知的方式打开和关闭。以典型的方式，通过利用液压间隙调节器30将阀杆27联接到凸轮轴11来打开气体交换阀26。实质上，调节液压间隙调节器30的长度28以适应阀门机构10的几何形状中的变体以及液压间隙调节器30的长度28随着阀门机构10的几何形状而变化。当凸轮凸角转过且高压室60中的压力最高时，响应于打开气体交换阀26，通过再循环从高压室60中渗漏的第一部分机油，以及逸出从高压室中渗漏的剩余部分的机油来冷却液压间隙调节器30。在关闭气体交换阀26的过程中，在凸轮凸角移过后，冷却液压间隙调节器包括将新机油通过供油端口移入低压室46。逸出的渗漏机油返回到油底壳。再循环的渗漏机油和逸出的渗漏机油具有相同的数量级，这由先前所述的中空活塞40的外部几何形状所限定。尽管可能更难于制造，但可将本发明的沟槽42重新放置到主体31的内表面32，而不会偏离本发明的预定范围。本领域的技术人员应当理解，在所示实施例中，将再循环渗漏机油移入由中空活塞40的外表面41限定的凹槽42。逸出的渗漏机油在主体30和中空活塞40之间的余隙中的凹槽之间移动。本领域的技术人员应当理解，在已移动凸轮凸角来关闭气体交换阀26后，当两个室中的压力相等时，利用凸轮轴31的每个旋转循环和液压间隙调节器的每个相应往复运动循环，将机油从低压室46移入高压室60。通过打开响应于弹簧58的油阀52发生将机油从低压室46移入高压室60的这个步骤，所述弹簧58偏置中空活塞40使其远离主体30，以占据各气体交换阀26的凸轮轴31和阀座之间的连接件中的间隙。在以传统方式打开气体交换阀26期间，响应于液压间隙调节器30的压缩，关闭油阀52。

在给定的应用中，除了到达充分冷却液压间隙调节器34的渗漏逸出部，还需要考虑再循环尽可能多的机油以更少地需要发动机的整体润滑回路。另外，如果由于某种原因，发动机的油泵发生故障或无论出于什么原因机油流动到液压间隙调节器不知何故受到了限制或阻塞，那么再循环更多机油允许液压间隙调节器操作更长时间。因此，每个发动机可需要这些考虑的不同加权以为不同的特定发动机应用允许渗漏的再循环机油与渗漏的逸出机油的不同比例范围。

本说明书仅用于示例性目的，且不应以任何方式解释为缩小本发明的广度。因此，本领域的技术人员应当理解，可对文中公开的实施例进行各种修改而不会偏离本发明的全部和合理范围和精神。在研究了附图和所附权利要求书后，其他方法、特征和优点将会显而易见。