CN107835891B - 用于配气机构总成的装置和组装该装置的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于内燃机中配气机构总成的装置,包括配气机构部件和液压间隙调节器。配气机构部件包括限定出孔的主体，孔包括第一孔部分和第二孔部分，其中第一孔部分的直径大于第二孔部分的直径。液压间隙调节器包括柱塞，所述柱塞安装成在第二孔部分中往复滑移以使所述液压间隙调节器能够伸展和回缩。第二孔部分的至少部分内壁与柱塞一起限定出间隙，该间隙用作泄漏路径以允许液压流体从液压间隙调节器的腔室漏出。

Description

用于配气机构总成的装置和组装该装置的方法

技术领域

本发明涉及用于配气机构总成的装置，尤其涉及具有液压间隙调节器装置的装置。

背景技术

本领域已知的典型的液压间隙调节器(HLA)P1如图1所示。HLA P1包括第一含油压力室P2和弹簧P5，第一含油压力室P2限定在外主体P3和可滑动地安装在外主体P3内的柱塞总成P4之间，弹簧P5布置成通过将柱塞总成P4推向外主体P3外部以伸展HLA P1来扩大第一室P2，以在配气机构总成中占去间隙。柱塞总成P4限定出与发动机的供油源(未示出)流体连通的第二含油压力室P6。第一室P2和第二室P6之间的孔P7在HLA P1延伸时允许油从第二室P6经由单向阀P8流入第一室P2。单向阀P8包括由保持架P8b留置并由弹簧P8c偏压至关闭孔P8的位置的球P8a。当柱塞总成P4向外移动时，第一室P2的体积增大并且在球P8a上所产生的油压差克服弹簧P8c的偏压而使其移动，打开孔P7并且能够使油从第二油室P6流入第一油室P2。当柱塞总成P4停止向外移动且球P8a上的油压均衡时，球P8a在弹簧P8c的作用下关闭孔P7。因此，典型的HLA可延伸以适应配气机构总成(图1未示出)中的任何间隙，比如在凸轮和滚轴之间，但是在其延伸之后，例如当摇臂在凸轮的控制下枢转时，第一室P2中未压缩的油为HLA P1提供了充分的刚性支撑以打开气门(即，未压缩的油防止柱塞总成P4被推回外主体P3内，使得HLA P1充当坚硬的主体)。油可从第一室P2中缓慢地漏出，例如经过由外主体P3和柱塞总成P4的紧密隔开的泄漏表面所限定的小的环形‘泄漏’间隙P9。油从第一室P2的泄漏表面向下泄漏允许HLP P1再次回缩。

通常，HLA(比如P1)是‘独立的’设备，并且位于配气机构的两个部件之间。在图1示出的构造中，HLA P1例如安装在气门、承载一对气门的气门桥或承载示意性示出为P11的气门的推杆和配气机构的示意性示出为P10的摇臂之间。

在典型的装置中，HLA P1安置在摇臂的孔中，外主体P3的底部从该孔延伸出。

由于装置占用空间，这样的布置可限制发动机的紧凑性。而且，在发动机设计中通常要求发动机中的移动部分(例如如包含HLA的摇臂的部件)不得靠近发动机的静止部分(例如燃料喷嘴)小于最小距离(例如2.5毫米)。因此，为满足这个要求，典型的HLA比如P1(对于给定负载，其既是移动部分又具有最小尺寸)所占用的空间可限制发动机设计的整体紧凑性。

对典型的HLA比如P1的尺寸可减小的程度是有限的。例如，对典型的HLA比如P1的尺寸的一个限制是由于第一油室P2中的油在使用时应达到的压力最大值的限制。除此之外，第一油室P2中的油压取决于柱塞总成P4的直径。因此，对于给定的发动机负载，所需的柱塞总成P4(以及因此外主体P3)的最小相关直径使得第一室P2中的压力不超过规定的最大值。因此，对于给定负载，典型的HLAs比如P1具有给定的最小尺寸。

期望提供一种用于液压间隙调节的改进装置，优选相比于传统的HLAs比如P1具有减小的空间负担的装置。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种用于内燃机中配气机构总成的装置，该装置包括：配气机构总成部件，其包括限定出孔的主体，该孔包括第一孔部分和第二孔部分，其中第一孔部分的直径比第二孔部分的直径大；液压间隙调节器，其包括柱塞，所述柱塞安装成在第二孔部分中往复滑移以使液压间隙调节器能够伸展和回缩，液压间隙调节器还包括第一室和第二室，其中第一室至少部分在第一孔部分中并用于保持液压流体以响应于液压间隙调节器的伸展使其通过阀门流入第二室；并且第二孔部分的至少部分内壁与柱塞一起限定出间隙，间隙用作泄漏路径以允许液压流体从所述第二室漏出。

根据本发明的第二方面，提供一种组装第一方面的配气机构部件的方法，该方法包括：在部件的主体中形成第一孔部分并且形成第二孔部分；将柱塞***第二孔部分；在第一孔中形成第一室。

参阅附图，本发明的其它特征和优点将通过对仅以示例方式给出的本发明的优选实施例的以下描述变得显而易见。

附图说明

图1示意性示出本领域已知的典型的液压间隙调节器的横截面侧视图。

图2示意性示出示例性配气机构总成的侧视图。

图3示出承载液压间隙调节器装置的示例性摇臂的端部的横截面视图。

图4示出液压间隙调节器装置的部件的横截面视图。

图5示出部分如图3所示的示例性摇臂的示意侧视图。

具体实施方式

图2示意性示出根据本发明实施例的配气机构总成2，其包括摇臂4。配气机构总成2例如可以是标准的顶置凸轮(SOHC)配气机构。

摇臂4在其一端14包括液压间隙调节装置6，而在其另一端8包括可转动地安装在轴12上的滚轴10。摇臂4在其中点附近可枢转安装在摇臂轴16上。液压间隙调节装置6包括柱塞316和外壳318(将在下文详细描述)。柱塞316包括部分球形端17，其用于接合与气门承载或接合部件20接合的所谓‘象’足19的互补形状的插座。例如，部件20可以是承载发动机气缸21的一对排气门18或一对进气门18的气门桥。或者，例如，部件20可以是接合发动机气缸21的单个排气阀18或单个进气阀18的推杆。

如附图所示，安装在凸轮轴24上的凸轮22具有凸角24a，当凸轮22和凸轮轴24一起转动时，该凸角24a接合滚轴10的，并因此使得摇臂4绕轴16逆时针枢转，由此柱塞316克服气门弹簧(未示出)的力压下气门18(或多个气门)以打开气门(或多个气门)18。当凸轮22继续转动时，一旦凸角24a的峰部脱离与滚轴10的接合，气门(或多个气门)18在(多个)气门弹簧(未示出)的作用下开始关闭。一旦凸轮22的基圆24b接合滚轴10，气门(或多个气门)18完全关闭。

现在参阅图3至图5，摇臂4在其第一端14限定出台阶孔301，台阶孔沿着第一端14的纵向轴线A-A形成。

台阶孔301包括第一孔302和第二孔308。第一孔302从摇臂4的第一表面304部分延伸进入摇臂4并延伸至摇臂4内的第一孔端306。第二孔308从摇臂4的第二表面310部分延伸进入摇臂4并延伸至摇臂4内的第二孔端312。第一表面304和第二表面310位于摇臂4的相对两侧，第一孔302和第二孔308共轴地延伸进入摇臂4，第一孔端306和第二孔端312直接相邻，即它们在摇臂4内相接，使得摇臂4的端部14由于孔302和308而是中空的。

第一孔302的直径大于第二孔308的直径，使得在摇臂4中第一孔端306和第二孔端312相接处存在台阶314。台阶314的宽度是第一孔302的直径和第二孔308的直径之间的差值。例如，如果第二孔308是直径12毫米的圆柱形孔，而第一孔302是直径16毫米的圆柱形孔并与第二孔308共轴，那么台阶314的宽度是4毫米。

柱塞316被安装成在摇臂4的第二孔308内来回滑移。柱塞316的第一端从摇臂4的第二孔308向外延伸，并且限定出用于接合足19的部分球形部17。柱塞316的另一端限定出圆柱形凹部32。

环形夹324在对应于柱塞316安装在摇臂4的第二孔308的位置处包围摇臂4的外侧。环形夹324包括延伸进入第二孔并能够与柱塞316接合的部段(在图中不可见)，以防止摇臂未与配气机构连接时，例如在摇臂4的运输期间，柱塞316完全滑出第二孔308。在摇臂4安装在配气机构中之后，环形夹324可以可选地从摇臂4移出。

外壳318安装进摇臂4的第一孔302以便相对于摇臂4被固定。在这个示例中，外壳318包括第一座部318a和第二中空杯部318b。第一座部318a抵靠在台阶孔301的台阶上，而第二杯部318b位于在第一座部318a上。第二杯部318b的至少一部分外壁是螺纹的(未示出)，用于与由第一孔302限定出的摇臂4的表面上的相反螺纹(未示出)接合，以将外壳318固定在第一孔302内。

第二杯部318b和第一座部318a的内部限定出第一油室44。第一油室44中的油经由供油路径从发动机的供油源(未示出)保持供油，供油路径至少部分由从孔60(参见图5)穿过摇臂4的管道56限定，摇臂轴16(未示出在图5中)延伸穿过该孔，管道56通过形成在摇臂轴16中的另一管道(未示出)由发动机的供油源(未示出)来供应。管道56通向形成在外壳318和摇臂4之间的空腔62。经过管道56供入空腔62的油可通过由穿过外壳318的侧壁所形成的孔64而流入第一油室44。

密封环或O型环322被定位成抵靠限定在第一孔302与第二孔308相接处的摇臂4的台阶314。当外壳318固定安装在摇臂4的第一孔302中时，外壳318紧密压靠O型环322，O型环转而紧密压靠摇臂4的台阶314，由此在摇臂4的第二孔308和第一孔302之间产生密封。密封环322可由任何合适的可压缩材料制成，例如

当在台阶314和外壳318之间压缩时，其可建立油密封。

柱塞316的圆柱形凹部32、第二孔308的一部分壁和第一座部318a在它们之间限定出第二高压油室40。当柱塞316在摇臂4的孔308内滑动时，由第一座部318a限定的孔42允许油从外壳318内的第一油室44流进第二油室40，以便延伸HLA装置6，从而扩大第二油室40。在孔42的下方设置有球阀46，其包括由保持架50留置并由弹簧52偏压至关闭孔42的位置的球48。柱塞316通过保持在第一油室40的圆柱形凹部32内的弹簧54被向摇臂4的外部偏压。

在使用中，弹簧54将柱塞316推向摇臂4外部以便占据配气机构总成(未示出在图3中)中的任何间隙。当柱塞316向外移动时，第二室40的体积增大并且在球48两侧所产生的油压差克服弹簧52的偏压而使其移动，打开孔42并且能够使油从第一油室44流入第二油室40。当柱塞316向外延伸时，保持在第一油室44中的油的体积大于第二油室40的体积。这确保了每当柱塞316向外移动时，油都容易地流入第二油室40。当柱塞316停止向外移动且球48两侧的油压均衡时，球48在弹簧52的作用下关闭孔42。当随着摇臂4的枢转(图中的逆时针)施加压力时，柱塞316向内的移动被油室40中的高油压所阻止。第二油室40中的油因为球48而无法流回到第一油室44。然而，通过在第二孔308所限定的摇臂4的表面与柱塞316的外表面之间泄漏，油可从第二油室40中漏出(这能够使柱塞316再次朝摇臂4返回)。因为第二孔308和柱塞316被制成紧密公差以限制油流动，所以这种泄漏发生的很慢。

有利地，第二油室40形成在柱塞316、外壳318和摇臂4本身之间。这与诸如图1所示的HLAP1那样的典型的“独立”立””不同，其中第一含油室P2限定在HLA P1本身的外主体P3和柱塞总成P4之间。

此外，油从第二油室40的泄漏经由第二孔308的表面与柱塞316的外表面所限定的泄漏路径(通过虚线箭头示出)发生。这与像图1所示的HLAP1那样的典型的“独立”立””不同，其中油从第一含油室P2经过外主体P3与柱塞总成P4的紧密隔开的泄漏表面之间的间隙P6漏出。实际上，将柱塞316和油外壳318集成到摇臂4本身中，不再需要如图1所示的典型独立HLAP1的“外主体P3体，并且因此减少了与之相关的空间负担。

此外，外壳318和柱塞316都延伸通过摇臂本身并延伸到摇臂4本身的外部。这是可能的，因为来自摇臂4的负载经由外壳318的外侧到摇臂4的连接(如螺纹)被传递至外壳318。这不同于典型的单独HLA(比如图1所示的P1)，其中的柱塞总成P4没有延伸通过摇臂P10并超过摇臂P10，因为摇臂P10的负载经由柱塞总成P4的顶部被传递至HLA P1。将柱塞316和外壳318集成至摇臂4本身，使得外壳318和柱塞316都延伸通过摇臂4并延伸到摇臂4外部，因此相比于图1中示出的典型的单独HLA P1而言进一步减小了与液压间隙调节器相关的空间负担。

如图4中最清楚地可见，外壳318的第二杯部318b具有孔320，该孔延伸贯穿第二杯部318b的顶部。孔320是螺纹的，并且在使用中，螺栓76容纳在孔320中以便充分地防止油从第一油室44中漏出。

孔320具有足够大的直径，使得在液压间隙调节装置6的组装和/或检测期间能够通过孔320***针或任何其它合适的器具或工具，以可重复地上下推动，并且因此打开球48使得油可从第一油室44流到第二油室40(图4中未示出)。该步骤被称为‘泵送’步骤。通常在检测液压间隙调节装置6的泄漏特性时执行‘泵送’步骤，以首先确保腔室40(图4中未示出)适当地充满油。例如，可在测量液压间隙调节装置6的所谓的‘泄漏时间’之前执行‘泵送’步骤，该‘泄漏时间’即油从第二油室40中漏出所花费的特性时间。

优选地，螺栓76具有接合凹部410用来允许使用例如可与接合凹部410接合的螺丝刀等将螺栓76旋进孔320中或从孔320中旋出。

如上所述，有利地，当就位时，螺栓76充分地防止油通过孔320溢出第一室44。然而，优选地，即使当螺栓76被紧紧地旋入孔320中时，螺栓76不能在第一油室44与第一油室44的外部之间形成气封，使得在外壳318充满油时，可从第一油室44排出空气。

在一个示例中，由于螺栓76的螺纹与孔320的螺纹之间的小间隙404，螺栓76没有形成气封。在一个可选示例中，因为从螺栓的一端延伸到螺栓的另一端的一个或多个狭窄的纵向孔(未示出)，螺栓76没有形成气封。

同样最好如图4所示，第二杯部318a的外壁的螺纹部包括两个间隔开的部分406(未示出真实螺纹)，每个部分绕第二杯部318a的周向延伸。

周向凹部412被限定在外壳318的两个螺纹部406之间，在外壳318安装在摇臂4中时，周向凹部形成了通道62(参见图3)，并且使得油能够流过自凹部412延伸的孔64，以保持第一油室44中充满油。

第二杯部318a的外侧壁还包括在第二杯部318a的顶端和相对侧上的多个平坦部402，用于使合适的工具例如扳手(未示出)能够与第二杯部318a接合，以便将外壳318旋进并拧紧到摇臂4的第一孔302中。例如，平坦部402之间的距离可以是8毫米，在这种情况下，M8扳手可用于将外壳318拧紧到摇臂4的孔302中。

如以上参阅图3所述，摇臂4的第一孔302具有比摇臂4的第二孔308大的直径。如上所述，这在摇臂4中形成了台阶314，在外壳318固定地安装在第一孔302中时，台阶允许在第一孔302与第二孔308之间形成紧密封。结果，油仅可经由柱塞316的表面与第二孔308所限定的摇臂4的表面之间的小间隙从第二油室40中漏出。因此，仅有第二孔308所限定的摇臂4的表面和柱塞316的表面需要被制成为所谓的“泄漏表面”，即制成紧公差的表面，以便确保油仅在它们之间从腔室40中缓慢漏出。

在制造摇臂4期间，通过使用合适的工具在摇臂4的主体中形成第一孔302和第二孔308来形成台阶孔301。然后，将HLA装置的部件布置在台阶孔301中。

可通过铰孔工艺部分地形成第一孔302和第二孔308，即在其中使用旋切刀具以高精度地将预先形成的孔的尺寸扩大少许。

然后，摇臂4的泄漏表面(即由第二孔308限定的摇臂的内表面)可通过珩磨工艺来形成，即在其中沿着可控路径将研磨工具施加到表面上以便使所述表面平滑。

有利地，由于第一孔302具有比第二孔308大的直径，所以第二孔308的铰孔和珩磨都可在第二孔308的两端敞开的情况下进行，当珩磨工具珩磨第二孔308时，珩磨工具可自由地延伸到第一孔302。结果，(如本领域技术人员可理解地)摇臂4的第二孔308的铰孔和随后的珩磨可更容易、更精确地进行，并且相比于例如仅在一端敞开的孔的铰孔和随后的珩磨而言具有更均匀且更低的工具消耗。

第一和第二孔的示例直径(格式为‘第一孔直径，毫米’：‘第二孔直径，毫米’)包括11:8.5、12:9、16:11、18:12、19:14、21-22:16。第二孔的长度例如可以在第二孔的直径的80％-120％范围内。例如，如果第二孔直径是9毫米，第二孔的长度可以在7.2-10.8毫米范围内。

另外，由于第一孔302具有比第二孔308大的直径，这允许外壳318的直径大于第二孔308的直径。转而，这允许第一油室44的直径相对较大，其允许在第一油室44中保持相对较大的油量。

虽然以上提到的是“油”，但这可用任何合适的液压流体来替代。因此，可以理解，上述“油室”等可用“液压流体储液器”等来替代。

虽然在上述实施例中包括台阶孔的配气机构部件是摇臂，但在其它实施例中，不同的配气机构部件可设置有包含HLA装置的这样的台阶孔，例如气门桥或推杆。

以上实施例可理解为本发明的说明性示例。可以理解，关于任一实施例的任一特征可单独使用或与其它所述特征结合使用，并且也可与任何其它实施例的一个或多个特征或任何其它实施例的任一组合结合使用。此外，还可采用未背离本发明范围的以上未描述的等同或改变，其可在所附权利要求书中限定。

Claims (12)

1.一种用于内燃机中配气机构总成的装置，所述装置包括：

配气机构部件，其包括限定出孔的主体，该孔包括第一孔部分和第二孔部分，其中所述第一孔部分的直径大于所述第二孔部分的直径；

液压间隙调节器，其包括柱塞，所述柱塞被安装成在所述第二孔部分中往复滑移以使所述液压间隙调节器能够伸展和回缩，所述液压间隙调节器还包括第一室和第二室，其中所述第一室至少部分地在所述第一孔部分中并用于保持液压流体以响应于液压间隙调节器的伸展使其通过阀门流入第二室；其中，所述第二孔部分的至少部分内壁与所述柱塞一起限定出间隙，所述间隙用作泄漏路径以允许液压流体从所述第二室漏出；

其中，所述液压间隙调节器包括包含在所述第一孔中的第一主体，所述第一主体限定出所述第一室，其中所述第一主体的一端、所述柱塞的一端同所述第二孔的内壁相互配合而限定出所述第二室，所述装置被构造成液压流体仅可经由所述间隙从第二室漏出。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述液压间隙调节器还包括布置成将所述柱塞偏压离开所述第一室的第一偏压机构。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一主体的至少一部分外表面是带螺纹的并用于接合所述第一孔的内壁的互补螺纹部分以将所述第一主体紧固在所述第一孔中。

4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述配气机构部件的所述主体限定出所述孔的环形台阶，并且其中所述第一主体抵靠所述环形台阶。

5.根据权利要求4所述的装置，还包括设置在所述环形台阶上的密封环，所述密封环位于由所述配气机构部件的所述主体和所述第一主体所限定的环形空间中。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其中，所述柱塞包括在其一端的凹部，其中所述凹部限定出所述第二室的部分。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其中，所述第一主体包括形成进入所述第一室的通路的孔，所述第一主体还包括***所述孔中的止挡件，其中所述止挡件布置成充分防止液压流体流出所述第一室，同时允许从所述第一室扫出空气。

8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述止挡件包括螺杆，所述螺杆用于接合所述第一主体的互补螺纹部分以将所述止挡件紧固在所述孔中。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其中，所述配气机构部件是摇臂。

10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述配气机构总成包括用于承载发动机气缸的两个以上气门的气门桥，并且所述柱塞包括用于接合所述气门桥的接合部。

11.一种组装权利要求1至10中任一项所述的用于内燃机中配气机构总成的装置的方法，所述方法包括：

在所述配气机构部件的所述主体中形成所述第一孔部分并且形成所述第二孔部分；

将所述柱塞***所述第二孔部分；

在所述第一孔中形成所述第一室。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述配气机构部件是摇臂，形成所述第二孔部分包括使用珩磨工具珩磨所述摇臂的限定出所述第二孔的内表面，其中当通过所述珩磨工具珩磨所述表面时，所述珩磨工具自由延伸入所述第一孔。

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