CN101815849B - 密封型间隙调节器以及第一和第二部件间的密封构造 - Google Patents

Abstract

本发明涉及密封型间隙调节器以及第一和第二部件间的密封构造。密封型间隙调节器(100A)具备推杆(2)和***并嵌合该推杆的主体(1A)，在推杆(2)的滑动部具备第一密封部件(5)，并且在与上述滑动部对置的主体(1A)的滑动部具备第二密封部件(30)。具体而言，在推杆(2)的滑动部具备第一密封部件(5)，并且在对置的主体(1A)的滑动部具备第二密封部件(30)，以使在推杆(2)被压入时形成于第一密封部件(5)与第二密封部件(30)之间的空间(K)扩大，并且在推杆(2)突出时空间(K)缩小。

Description

密封型间隙调节器以及第一和第二部件间的密封构造

技术领域

本发明涉及密封型间隙调节器以及第一和第二部件间的密封构造。 

背景技术

以往，已实际应用的有一种自动地将在内燃机的进气排气阀与气缸头之间设置的阀间隙调整为大致零的间隙调节器。根据该间隙调节器，就功能方面而言，消除了因进气排气阀与气缸头的干涉而产生的敲击声，就维护方面而言，不需要进行定期检查调整阀间隙的作业。间隙调节器中，有一种利用例如发动机油的外部供油型。在这种外部供油型间隙调节器的情况下，若发动机油的注入量不适当或者直接使用了已劣化的油，则空气或异物混入油中的危险性增大，有时会因这些原因而损坏间隙调节器的功能。即，外部供油型间隙调节器中，根据发动机油的维护的好坏将会左右间隙调节器的功能。与此相对，有一种对间隙调节器密封有油等液体的密封型间隙调节器，根据所述密封型间隙调节器能够排除上述损害功能的要素。 

关于该密封型间隙调节器，例如专利文献1中已提出有以下所示的密封型间隙调节器。专利文献1提出的密封型间隙调节器，在主体与推杆之间具有油封(以下简称为X密封件)，该油封具有截面X字形的2个封条。该X密封件能够同时密封位于密封两侧的两种液体，因此该密封型间隙调节器构成为，能够同时防止X密封件所密封的油(以下简称为封入油)向外部流出、和发动机油等外部的液体(以下简称为外部油)浸入。另外，其他与本发明相关的技术也已在例如专利文献2至4中已提出。 

专利文献1：JP特公昭62-29605号公报 

专利文献2：JP特开2005-162138号公报 

专利文献3：JP特开2006-132660号公报 

专利文献4：JP实开平01-124008号公报 

然而，为了防止用上述X密封件密封了的油中混入发动机油，而需 要防止两种液体(发动机油与密封了的油)混合，因此需要使X密封件作为往复运动用的密封件来发挥作用。与此相对，往复运动用密封件通常需要用于对滑动面降低磨损的润滑油膜，就功能方面而言，通过使在按压工序(密封型间隙调节器缩短的工序)中露出于外部的油膜在牵拉工序(密封型间隙调节器伸长的工序)中返回到内部，来防止外部泄漏。然而，使上述X密封件作为往复运动用的密封件来发挥作用十分困难。 

在这里，间隙调节器所需的推杆的动作行程通常为2mm至2.5mm左右，而且发动机停止时推杆停在主体的底部，因此发动机从该状态开始启动后，在凸轮位于基圆的工序中推杆伸得最长的情况下，推杆与主体之间的滑动幅度(行程)有时会超过2mm至2.5mm左右。就这点而言，X密封件中，通常推杆不会在往复运动时与主体滑动，而是通过变形来维持密封功能，但是例如在上述发动机起动时等，有时会因推杆骤然伸长而引起与主体滑动。因此，在上述情况下，需要使X密封件作为往复运动用的密封件来发挥作用，并且需要防止由油膜移动引起的两种液体的混合。 

相对于此，由油膜的移动引起的两种液体的混合，本来在推杆的行程超过X密封件与主体滑动面接触的范围时发生。因此，为了防止两种液体混合，需要大小与推杆的行程相匹配的X密封件。另外，从提高内燃机的设计自由度的观点出发，优选使密封型间隙调节器尽量小型化。然而，若考虑到上述推杆的行程，则能够防止两种液体混合的X密封件中无法避免密封型间隙调节器的大型化，相反在能够适用且不会导致大型化的X密封件中难以防止两种液体的混合。即，难以使X密封件作为往复运动用的密封件来发挥作用，因此可知利用设置于主体与推杆之间的一个密封单元，难以同时防止密封的油向外部流出和发动机油从外部浸入。 

此外，为了在发动机起动时，尤其是低温起动时抑制发动机敲击声，密封型间隙调节器伸长，迅速地使间隙为零，这对密封型间隙调节器而言是重要的功能。因此，若以图6所示的密封型间隙调节器100X为例，则用于对推杆2施力的推杆弹簧4的弹力负荷，被设定为实现所述功能所需的程度。另一方面，密封型间隙调节器100X的缩短动作，依赖于封入油从推杆2与主体1X之间的狭窄间隙的泄漏，因此其速度比伸长速度慢。 

即，(伸长速度)＞(缩短速度)，因此密封型间隙调节器100X中的按压工序的推杆速度与牵拉工序的推杆速度的关系为： 

(牵拉工序的推杆速度＞按压工序的推杆速度)。 

此外，通常选定的封入的油满足(封入油的粘度)＞(外部油的粘度)。 

另一方面，关于往复运动用的密封件上的密封滑动接触面的压力分布与所形成的油膜厚度的关系，若按压工序的油膜厚度为h_op，按压工序中的油压侧的最大接触压力梯度为|dp/dx|_max，P，牵拉工序的油膜厚度为h_OM，牵拉工序中的油压侧的最大接触压力梯度为|dp/dx|_max，M，油的粘度为μ(pa·s)，推杆速度为U(cm/s)，则依据流体润滑逆理论(thefluid lubrication inverse theory)整理成如下的数学式1和数学式2。 

[数学式1] 

$h_{\mathrm{op}}=\sqrt{\frac{8\mathrm{\μU}}{9{|\mathrm{dp}/\mathrm{dx}|}_{\max ,P}}}$

[数学式2] 

$h_{o}M=\sqrt{\frac{8\mathrm{\μU}}{9{|\mathrm{dp}/\mathrm{dx}|}_{\max ,M}}}$

从上述内容可知，在为了防止封入油流出而在推杆2的滑动部具有一个密封单元(在这里为第一密封部件5)的普通密封型间隙调节器100X中，在牵拉工序中形成的油膜厚度大于在按压工序中形成的油膜厚度(式：h_OM＞h_OP)。图7是示意性地放大表示如上那样形成的油膜厚度的图，在密封型间隙调节器100X中，牵拉工序中如图7(a)所示，形成外部油的厚油膜，与此相对，在按压工序中如图7(b)所示，形成薄的油膜。这意味着牵拉工序中封入油返回到了内部，但是这时在发动机油等液体浸入密封滑动部位的情况下，发动机油等液体与封入油一起混入到内部。即，通常的密封型间隙调节器100X中具有上述特征，成为导致液体从外部混入的原因。 

发明内容

因此，本发明鉴于上述课题而做出，其目的在于，提供一种密封型间隙调节器以及第一和第二部件间的密封构造，其能够防止或抑制液体从外部浸入而混入密封在内部的液体中，尤其是能够利用按压工序和牵拉工序的推杆速度的差异来更好地防止或抑制液体从外部浸入而混入密封在内部的液体中。 

为了解决所述课题，本发明的密封型间隙调节器，具备推杆和***并嵌合该推杆的主体，并在上述推杆的滑动部具备第一密封单元，而且在与上述推杆的滑动部对置的上述主体的滑动部具备第二密封单元，以使在上述推杆被压入时(按压工序中)形成于上述第一密封单元与上述第二密封单元之间的空间扩大，并且在上述推杆突出时(牵拉工序中)形成于上述第一密封单元与上述第二密封单元之间的空间缩小。 

本发明着眼于因密封型间隙调节器的按压工序和牵拉工序的推杆速度的差异而形成厚度不同的油膜的情况来进行的，根据本发明，能够以排出的方式防止或抑制液体从外部的浸入，并且能够以吸收的方式防止或抑制密封的液体的流出。在这方面，尤其是本发明能够如上所述地发挥更好的密封功能这方面，与例如第一和第二密封单元均设置于推杆的滑动部或者主体的滑动部的情况相比，具有优势。此外，为了使上述空间以与本发明相反的方式扩大缩小，可以将第一密封单元设置于推杆的滑动部，且将第二密封单元设置于主体的滑动部，但是本发明与上述情况相比，如上所述地在能够发挥更好的密封功能这方面仍具有优势。 

此外，本发明也可以构成为，上述主体还具有连通孔，该连通孔从形成于上述第一密封单元与上述第二密封单元之间的空间与外部连通。根据本发明，能够减少密封型间隙调节器缩短时的推杆的滑动阻力。 

此外，本发明也可以构成为，还具有第三密封单元，该第三密封单元设置于上述主体的外壁部当中，且比上述连通孔更靠近上述主体的开口部侧的部分。根据本发明，能够防止或抑制液体经过主体上形成的连通孔从外部浸入。 

此外，本发明的第一和第二部件间的密封构造具备往复移动的第一部件和相对于该第一部件滑动的第二部件，在去程和回程时第一部件的 移动速度产生差异的情况下，在上述第一部件的滑动部具备第一密封单元，并且在与上述第一部件的滑动部对置的上述第二部件的滑动部具备第二密封单元，以使在上述第一部件被压入时(按压工序中)形成于上述第一密封单元与上述第二密封单元之间的空间扩大，并且在上述第一部件突出时(牵拉工序中)形成于上述第一密封单元与上述第二密封单元之间的空间缩小。 

根据本发明，不局限于密封型间隙调节器，还能够用具备往复移动的第一部件(例如活塞等移动部件)和相对于该第一部件滑动的第二部件(例如气缸等保持部件)，且在去程和回程时第一部件的移动速度产生差异的第一和第二部件间的密封构造来更可靠地进行密封，因此能够防止或抑制液体从外部浸入而混入到密封在内部的液体中。 

能够以排出的方式防止或抑制外部的液体浸入，并且能够以吸收的方式防止或抑制密封的液体流出，能够发挥更好的密封功能。 

根据本发明，可提供能够防止或抑制液体从外部浸入而混入到密封在内部的液体中，尤其是能够利用按压工序和牵拉工序的推杆速度的差异来更好地防止或抑制液体从外部浸入而混入到密封在内部的液体中的密封型间隙调节器以及第一和第二部件间的密封构造。 

附图说明

图1是示意性地表示间隙调节器100A的构成的图。 

图2(a)和图2(b)是示意性地放大表示最长伸长状态和最短缩短状态时的第一和第二密封部件5、30的图。 

图3(a)和图3(b)是示意性地放大表示间隙调节器100A动作时第一和第二密封部件5、30上所形成的油膜的厚度的图。 

图4是示意性地表示间隙调节器100B的构成的图。 

图5是示意性地表示间隙调节器100C的构成的图。 

图6是示意性地表示在推杆2的滑动部具有一个密封单元的普通密封型间隙调节器100X的构成的图。 

图7(a)和图7(b)是示意性地放大表示间隙调节器100X动作时第一密封部件5上所形成的油膜的厚度的图。 

具体实施方式

下面，结合附图来详细说明用于实施本发明的最佳方式。 

实施例1 

图1是示意性地表示本实施例涉及的密封型间隙调节器(以下也简称为间隙调节器)100A的构成的图。间隙调节器100A构成为，作为基本构成而具有主体1A、推杆2、止回阀3、推杆弹簧4、第一密封部件(相当于权利要求书中记载的第一密封单元)5、球形塞6、护圈挡盖7、第二密封部件(相当于权利要求书中所述的第二密封单元)30。 

主体1A为有底圆筒状部件，推杆2在与中心轴线平行的方向上滑动自如地***并嵌合到圆筒内。在主体1A的前端部配设有用于限制推杆2突出的护圈挡盖7。该护圈挡盖7是作为推杆2的防脱部件而发挥作用的构成，不具有封住要从外部浸入的液体的功能。推杆2是圆柱状部件，且在内部形成有贮存室10。另外，贮存室10可以形成为适当形状。在推杆2的前端侧具有用于注入油(液体)的注入孔2a，而且在该注入孔2a中压入有用于密封所注入的油或气体的球形塞6。注入规定量的油，且在贮存室10的剩余空间中存在气体(例如从制造气氛中获得的空气等)。对于密封的油，例如可以使用硅油。 

在推杆2的后端部形成有与高压室11连通的连通孔2b，而且在该连通孔2b中配设有止回阀3。在推杆2的后端侧形成有高压室11，且 在该高压室11中配设有推杆弹簧4。止回阀3在推杆弹簧4对推杆2施力使其向前端侧突出时打开，仅容许油从贮存室10向高压室11移动，而阻止其反向的移动。 

此外，在推杆2上形成有从滑动面与贮存室10连通的回收孔2c，该回收孔2c形成为其贮存室10侧的开口部在使用状态下始终比油的油面L更靠近高压室11侧。回收孔2c形成为朝向中心轴线且与中心轴线垂直，在推杆2的滑动面上，在与回收孔2c高度相同的位置(滑动方向上的位置)遍布整周地形成有槽部2d。而且，在主体1A的开口部侧的推杆2的滑动面上，遍布整周地形成有槽部2e，该槽部2e中配设有用于防止油向外部泄漏的第一密封部件5。该第一密封部件5在比回收孔2c更靠近主体1A的开口部侧密封主体1A与推杆2之间的微小间隙。 

以上述构成为间隙调节器100A的基本构成，在本实施例中，间隙调节器100A还具备第二密封部件(第二密封单元)30。第二密封部件30是用于防止外部油浸入的构成，且配置于在主体1A的滑动面所形成的槽部1aA。即，间隙调节器100A在推杆2的滑动部具备第一密封部件5，并且在与推杆2的滑动部对置的主体1A的滑动部具备第二密封部件30。 

槽部1aA在主体1A的滑动面上且在间隙调节器100A最长伸长的状态时，比槽部2e更靠近主体1A的开口部侧的部分上，遍布整周地形成。换言之，槽部1aA和2e形成为，在间隙调节器100A最长伸长的状态下，第一和第二密封部件5、30不会彼此接触(参照图2(a))。由此，对于分别形成有槽部1aA和2e的间隙调节器100A而言，在间隙调节器100A最短缩短的状态下，第一和第二密封部件5、30彼此离得最远。(参照图2(b))。 

即，间隙调节器100A中，在推杆2的滑动部具备第一密封部件5，并且在与推杆2的滑动部对置的主体1A的滑动部具备第二密封部件30，从而在推杆2被压入时，形成于第一密封部件5与第二密封部件30之间的主体1A和推杆2间的间隙即空间K扩大，并且在推杆2突出时，形成于第一密封部件5与第二密封部件30之间的空间K缩小。另外，作为第一和第二密封部件5、30，在本实施例中进一步具体地使用了O形圈，但是也可以使用其他适用于油封等的密封用部件等。此外，第一和第二密封部件5、30的截面形状例如也可以是圆形或四边形等适当形 状。 

间隙调节器100A中，通过具备如上述那样的第一和第二密封部件5、30，能够很好地防止或抑制外部油的浸入和封入油的泄漏。图3是示意性地放大表示间隙调节器100A动作时在第一和第二密封部件5、30上所形成的油膜的厚度的图。另外，图3(a)表示牵拉工序中的间隙调节器100A伸长后的状态，图3(b)表示按压工序中的间隙调节器100A缩短后的状态。如图3(a)所示，在第一密封部件5上，在牵拉工序中所形成的封入油的厚油膜如图3(b)所示，通过在按压工序中形成薄油膜而吸入到内部。此外，如图3(a)所示，在第二密封部件30上，在牵拉工序中所形成的外部油的厚油膜如图3(b)所示，通过在按压工序中形成薄油膜而排出到外部。 

即，在间隙调节器100A中，推杆2侧的第一密封部件5发挥吸收封入油的作用，且配置于主体1A侧的第二密封部件30发挥排出外部油的作用，因此能够消除封入油和外部油的进出，从而从结果来看能够实现很好的密封功能。由此，间隙调节器100A能够防止或抑制液体从外部浸入而混入到密封在内部的液体中。 

实施例2 

图4是示意性地表示本实施例涉及的间隙调节器100B的构成的图。间隙调节器100B具备主体1B来代替主体1A之外，其他方面与间隙调节器100A实质上相同。主体1B除了还具备连通孔31之外，其他方面与主体1A实质上相同，该连通孔31从形成于第一密封部件5与第二密封部件30之间的空间K与外部连通。该连通孔31被配置成不与第一和第二密封部件5、30的密封滑动部位干涉。另外，在形成连通孔31时，从与槽部1aB的关系出发不应使主体1B变得太薄，并且从制造方面出发不应产生毛边。根据该间隙调节器100B，能够在间隙调节器100B缩短时抑制空间K的内压升高，因此与间隙调节器100A相比，在进一步降低推杆2的滑动阻力方面更佳。 

实施例3 

图5是示意性地表示本实施例涉及的间隙调节器100C的图。另外，图5中表示组装于气缸头50上的状态下的间隙调节器100C。间隙调节 器100C除了具备第三密封部件(相当于权利要求书中记载的第三密封单元)40和与此相应地具备主体1C来代替主体1B以外，其他方面与间隙调节器100B实质上相同。主体1C除了还具备槽部1bC之外，其他方面与主体1B实质上相同，该槽部1bC设置在主体1C的外壁部上的比连通孔31更靠近主体1C的开口部侧的部分、且***在组装对象部件即气缸头50的部分上。 

第三密封部件40具体被安装于该槽部1bC，且是防止外部油浸入到气缸头50和间隙调节器100C间的构成。另外，作为第三密封部件40在本实施例中具体由O形圈实现，但是不局限于此，可以使用适合油封等的密封部件等。根据具备该第三密封部件40的间隙调节器100C，与间隙调节器100B相比，在能够防止或抑制外部油经由连通孔31浸入到空间K方面更佳。 

上述的实施例是本发明的优选实施例。但是，不受上述实施例的限制，在不脱离本发明的主要内容的范围内可以进行多种变形。例如上述的实施例1是第一部件为推杆2、第二部件为主体1A的权利要求5和6所记载的第一和第二部件间的密封构造的实施例，但是在权利要求5和6所记载的第一和第二部件间的密封构造中，第一和第二部件不局限于此，也可以是活塞和气缸等。 

Claims (4)

1.一种密封型间隙调节器，其特征在于，具有推杆和***并嵌合该推杆的主体，并在上述推杆的滑动部具备第一密封单元，而且在与上述推杆的滑动部对置的上述主体的滑动部具备第二密封单元，以使在上述推杆被压入时形成于上述第一密封单元与上述第二密封单元之间的空间扩大，并且在上述推杆突出时形成于上述第一密封单元与上述第二密封单元之间的空间缩小。

2.根据权利要求1所述的密封型间隙调节器，其特征在于，上述主体还具备连通孔，该连通孔从形成于上述第一密封单元与上述第二密封单元之间的空间与外部连通。

3.根据权利要求2所述的密封型间隙调节器，其特征在于，还具备第三密封单元，该第三密封单元设置于上述主体的外壁部中的比上述连通孔更靠近上述主体的开口部侧的部分。

4.一种第一和第二部件间的密封构造，其特征在于，具备往复移动的第一部件和相对于该第一部件滑动的第二部件，在去程和回程时第一部件的移动速度产生差异的情况下，

在上述第一部件的滑动部具备第一密封单元，并且在与上述第一部件的滑动部对置的上述第二部件的滑动部具备第二密封单元，以使在上述第一部件被压入时形成于上述第一密封单元与上述第二密封单元之间的空间扩大，并且在上述第一部件突出时形成于上述第一密封单元与上述第二密封单元之间的空间缩小。

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