一種柱狀式液壓挺柱的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于發(fā)動機配件制造【技術(shù)領(lǐng)域】，具有一殼體，在殼體內(nèi)腔中對應(yīng)安裝一相對殼體軸向運動的柱塞，所述柱塞的頭部下方設(shè)有第一環(huán)槽，柱塞中部設(shè)有一個第二環(huán)槽，第一環(huán)槽和第二環(huán)槽之間為柱塞中壁，所述第二環(huán)槽為內(nèi)凹寬環(huán)槽，其特征在于所述柱塞中壁上開有至少一個與第二環(huán)槽連通的進油孔，該柱塞中壁上部留有用于與殼體內(nèi)腔配合阻斷液壓介質(zhì)流通的密封帶。柱塞進油孔相對單向閥的位置提高，增大柱塞儲油腔的儲油量，在發(fā)動機冷啟動時，充裕的液壓介質(zhì)能快速補充進入單向閥內(nèi)的高壓腔，縮短液壓挺柱從壓縮高度恢復(fù)到正常工作高度的時間，快速消除氣門間隙，減少配氣機構(gòu)冷啟動消除噪音的時間以及相應(yīng)零件的磨損。
【專利說明】一種柱狀式液壓挺柱

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于發(fā)動機配件制造【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及能夠自動補償氣門工作間隙的柱狀式液壓挺柱。

【背景技術(shù)】
[0002]使用滾輪搖臂和液壓挺柱的配氣機構(gòu)在頂置式凸輪發(fā)動機結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用日益廣泛，較機械式挺柱的配氣機構(gòu)，具有以下優(yōu)點:1)能實時補償氣門間隙，不需要定期人工調(diào)整；2)降低發(fā)動機噪聲和沖擊；3)體積質(zhì)量輕型化、更小的摩擦力、更小的運動慣量意味著能量損失更小，有利于提高發(fā)動機效率；4)配氣機構(gòu)的零部件壽命更長，減少維護成本。
[0003]柱狀式液壓挺柱具有一罐狀殼體,在殼體內(nèi)腔中配合有一相對殼體軸向運動的柱塞，柱塞下端面與殼體底部之間形成一用于液壓介質(zhì)的高壓腔，該高壓腔能通過一朝向該高壓腔方向打開的單向閥封閉，在高壓腔中設(shè)有一復(fù)位彈簧，該彈簧作用在柱塞下端面與殼體之間，殼體設(shè)有一用于液壓介質(zhì)流通的油孔，該油孔在殼體徑向內(nèi)側(cè)與柱塞中的進油孔連通，該柱塞進油孔與單向閥之間形成一用于儲存液壓介質(zhì)的儲油腔。
[0004]在發(fā)動機停止工作一段時間時，液壓挺柱受壓處于較低位置，高壓腔的液壓介質(zhì)被排出一部分，當發(fā)動機啟動時，機油泵供給的液壓介質(zhì)需要一段時間才能到達液壓挺柱，此時存在氣門間隙，液壓挺柱的柱塞在復(fù)位彈簧的作用下向上運動，高壓腔形成負壓，單向閥打開，儲油腔的液壓介質(zhì)被吸入高壓腔，液壓挺柱逐漸恢復(fù)到工作高度，氣門間隙消除，如果儲油腔的油量不足，空氣就會被吸入高壓腔，液壓挺柱支撐剛度大幅下降，造成發(fā)動機異響，噪聲加大，加速相關(guān)零件的磨損。
[0005]中國專利文獻CN201228569Y公開了一種液壓支撐元件，此種結(jié)構(gòu)柱塞在內(nèi)部設(shè)有一轉(zhuǎn)向件，其缺陷是在柱塞加工成型時不能一次加工完成，需要多道工序完成，費時費力；在柱塞與柱塞內(nèi)腔體之間有細小的間隙，在熱處理及后續(xù)加工時產(chǎn)生的雜質(zhì)不容易清理出來。
[0006]中國專利文獻CN102767405公開了一種液壓支撐元件，此種結(jié)構(gòu)柱塞的油孔位置設(shè)置在內(nèi)凹寬環(huán)槽處，儲油腔存儲液壓介質(zhì)的量有限，且該結(jié)構(gòu)柱塞由兩個零件組成，液壓介質(zhì)易從這兩個零件之間的間隙泄露，導(dǎo)致儲油腔存儲的液壓介質(zhì)的量更少。
[0007]中國專利CN201593451U公開了一種液壓支撐元件，此機構(gòu)的柱塞采用冷鐓后機加工的成型工藝，加工工藝復(fù)雜，且柱塞頸部和內(nèi)凹環(huán)槽處需要銑削加工，由于銑削加工切斷了材料金屬流線，切削部位的壁厚比其他位置的壁厚薄，結(jié)構(gòu)局部強度減弱，此外，該結(jié)構(gòu)柱塞的儲油腔體積很小，液壓介質(zhì)的存儲量較少，在極端情況下，當發(fā)動機冷啟動時，可能由于沒有足夠的液壓介質(zhì)補充到高壓腔而帶來氣門間隙無法消除的風(fēng)險。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種具有一體式柱塞的柱狀液壓挺柱，其中，柱塞進油孔相對單向閥的位置提高，增大柱塞儲油腔的儲油量，有益效果是在發(fā)動機冷啟動時，充裕的液壓介質(zhì)能快速補充進入單向閥內(nèi)的高壓腔，縮短液壓挺柱從壓縮高度恢復(fù)到正常工作高度的時間，快速消除氣門間隙，減少配氣機構(gòu)冷啟動消除噪音的時間以及相應(yīng)零件的磨損。
[0009]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的具體技術(shù)方案如下:
一種柱狀式液壓挺柱，具有一殼體，在殼體內(nèi)腔中對應(yīng)安裝一相對殼體軸向運動的柱塞，在柱塞的下端面與殼體下側(cè)之間延伸一用于液壓介質(zhì)的高壓腔，該高壓腔能通過一朝向該高壓腔打開的單向閥封閉，在殼體外徑上設(shè)有一用于液壓介質(zhì)流通的外環(huán)槽，在殼體的徑向內(nèi)側(cè)設(shè)有一用于液壓介質(zhì)流通的內(nèi)環(huán)槽，內(nèi)環(huán)槽和外環(huán)槽之間設(shè)有一個或多個殼體油孔，所述柱塞的頭部下方設(shè)有第一環(huán)槽，柱塞中部設(shè)有一個第二環(huán)槽，第一環(huán)槽和第二環(huán)槽之間為柱塞中壁，所述第二環(huán)槽為內(nèi)凹寬環(huán)槽，其特征在于所述柱塞中壁上開有至少一個與第二環(huán)槽連通的進油孔，該柱塞中壁上部留有用于與殼體內(nèi)腔配合阻斷液壓介質(zhì)流通的密封帶。
[0010]本發(fā)明人通過研究發(fā)現(xiàn)，柱塞進油孔相對單向閥的位置高度直接影響了柱塞儲油腔的儲油量，在冷啟動的瞬間，發(fā)動機機油到達液壓挺柱的位置需要一定的時間，這時柱塞內(nèi)腔儲油向高壓腔充油，消除氣門間隙，而儲油量增加就可以避免儲油被用完，而吸入空氣至高壓腔，造成較長時間氣門間隙無法消除。
[0011]所述柱塞進油孔位置設(shè)置在柱塞內(nèi)凹寬環(huán)槽的上方柱塞中壁，高度提升，在液壓挺柱處于自由高度時，柱塞進油孔位置未超出殼體內(nèi)腔上端配合邊界，即此處形成的密封帶具有一定的寬度。
[0012]優(yōu)化地，所述進油孔與第二環(huán)槽之間設(shè)有柱塞油槽。
[0013]優(yōu)化地，所述柱塞進油孔上方的液壓介質(zhì)密封帶寬度為δ，δ應(yīng)大于0.5_，過窄的密封帶寬度可能會造成密封性能下降。
[0014]所述柱塞先采用一體冷鐓加工工藝，成型柱塞毛坯，然后再采用滾壓成型工藝，力口工成型第一環(huán)槽和第二環(huán)槽，最后采用一次成型工藝，沖出柱塞進油孔的同時擠壓出油槽。擠壓成型過程中，柱塞受壓部位在擠壓力的作用下向內(nèi)自然凹陷，成型工藝簡單，且加工效率高。
[0015]所述柱塞進油孔和油槽處的壁厚約為柱塞其他部位壁厚的809^100%，壁厚沒有發(fā)生突變，從而保證了該處結(jié)構(gòu)的強度。
[0016]所述柱塞進油孔和油槽在柱塞圓周方向上分布一個或多個，當設(shè)有多個進油孔和油槽時，可根據(jù)需要在柱塞圓周方向上任意排列。
[0017]與對比文獻公開的液壓挺柱相比，本發(fā)明的有益效果在于:
本發(fā)明的柱塞為一體式冷成型加工而成的，壁厚基本一致，在保證足夠強度和剛度的情況下，相比其它類型的柱塞具有內(nèi)腔容積較大的優(yōu)點，儲油量相應(yīng)的增加，且工藝簡單。
[0018]1.本發(fā)明中柱塞進油孔相對單向閥的位置高度提升，且在液壓挺柱處于自由高度時，進油孔上方仍保留有一定寬度的密封帶，可以在保證正常供油的同時最大限度地增大柱塞儲油腔的儲油量，使得發(fā)動機在極端情況下的油液儲油量仍能滿足啟動要求，從而降低因儲油量不足而導(dǎo)致空氣混入高壓腔的風(fēng)險。
[0019]2.本發(fā)明中的柱塞設(shè)有一與殼體內(nèi)環(huán)槽對應(yīng)的內(nèi)凹寬環(huán)槽，相比于現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的V型環(huán)槽結(jié)構(gòu)具有如下優(yōu)勢:當裝配上限位卡簧時，V型環(huán)槽結(jié)構(gòu)使得卡簧只能隨著柱塞一起上下滑動，摩擦阻力大，并可能引起卡簧磨損面斷裂，而本發(fā)明的內(nèi)凹寬環(huán)槽結(jié)構(gòu)克服了強制卡簧隨著柱塞上下滑動的缺陷，有效解決了上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點。
[0020]優(yōu)化地，該內(nèi)凹寬環(huán)槽的下過渡斜面與限位卡簧相切以限制液壓挺柱的自由高度，當液壓挺柱處于壓縮最低高度時，該內(nèi)凹寬環(huán)槽的上過渡斜面與處于原位置的限位卡簧相切，內(nèi)凹寬環(huán)槽有足夠的寬度能保證限位卡簧不會隨著柱塞一起上下滑動，從而避免卡簧的磨損與斷裂。該內(nèi)凹寬環(huán)槽具有容易加工成型和滿足液壓介質(zhì)流動界面要求的特點。
[0021]3.本發(fā)明中的柱塞先采用一體冷鐓成型柱塞毛坯，再滾壓成型柱塞頸部和內(nèi)凹寬環(huán)槽，最后一次冷擠壓成型柱塞進油孔和油槽?，F(xiàn)有結(jié)構(gòu)的柱塞先采用一體冷鐓成型柱塞毛坯，然后再采用機加工工藝加工柱塞頸部和內(nèi)凹環(huán)槽，加工工藝復(fù)雜，費時費力，且機加工部位的金屬纖維被切斷，大大減弱了結(jié)構(gòu)局部強度。本發(fā)明的柱塞采用的加工工藝相比于結(jié)構(gòu)的柱塞加工工藝具有以下優(yōu)勢:1)總體加工工藝簡單，加工效率高；2)柱塞頸部和內(nèi)凹環(huán)槽采用滾壓成型工藝，避免了機加工工藝由于切斷金屬纖維帶來的結(jié)構(gòu)局部強度減弱的技術(shù)問題。
[0022]4.本發(fā)明中柱塞進油孔和油槽的一次冷擠壓成型工藝相對于機加工工藝具有如下優(yōu)勢:1)進油孔與油槽為一步成型，工藝簡單；2)由于受壓，油槽成型部位的柱塞壁向內(nèi)自然凹陷，克服了機加工帶來的應(yīng)力集中缺陷，保證了成型部位的結(jié)構(gòu)強度；3)采用該工藝加工油槽不會產(chǎn)生毛刺和鐵屑，對后續(xù)的加工工藝不會產(chǎn)生影響；4)加工進油孔產(chǎn)生的廢料是整塊的，易于一次清理；5)該工藝加工速度快，加工效率更高；6)該工藝采用的加工設(shè)備選擇多樣化，成本較低。
[0023]5.本發(fā)明中的柱塞油孔和油槽部位的壁厚為柱塞其余部分壁厚的80°/Γ?00%，克服了現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的柱塞由于進油孔位置壁厚減薄而帶來的結(jié)構(gòu)強度減弱的缺陷。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明柱狀液壓挺柱具體實施例一結(jié)構(gòu)示意圖及密封帶局部視圖。
[0025]圖2是本發(fā)明具體實施的柱塞進油孔和油槽加工位置示意圖。
[0026]圖3是本發(fā)明具體實施例一的柱塞剖視和立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖4是本發(fā)明具體實施例二的剖視和立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖5是本發(fā)明具體實施例三的剖視和立體結(jié)構(gòu)示意圖及局部放大圖。
[0029]圖6是本發(fā)明具體實施例四的剖視和立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖號說明:
1、柱塞
2、殼體
3、單向閥
4、復(fù)位彈簧
5、柱塞內(nèi)凹寬環(huán)槽
6、柱塞進油孔
7、柱塞油槽
8、殼體油孔
9、殼體內(nèi)環(huán)槽 10、儲油腔
11、高壓腔
12、柱塞頭部
13、殼體外環(huán)槽
14、密封帶
15、柱塞上端配合直壁
16、柱塞頸部(第一環(huán)槽)
17、柱塞進油孔處上端柱塞壁
18、柱塞油槽處柱塞壁
19、限位卡簧
20c、柱塞進油孔處凹陷錐面 21d、柱塞臺階環(huán)面。

【具體實施方式】
[0031]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明進行進一步的描述。
[0032]實施例一如圖1所示，用于發(fā)動機配氣機構(gòu)的柱狀式液壓挺柱，該液壓挺柱具有一個罐狀的殼體(2),在該殼體(2)的內(nèi)腔設(shè)有一可軸向滑動的柱塞(I)。在柱塞(I)的下部端面和殼體
(2)之間有一高壓腔(11)，該高壓腔(11)可通過位于柱塞(I)下端的單向閥(3)來封閉，在該高壓腔(11)中有一連接柱塞(I)與殼體(2)的復(fù)位彈簧(4)。在殼體(2)外徑上有一用于液壓介質(zhì)流通的殼體外環(huán)槽(13),在殼體(2)的徑向內(nèi)側(cè)有一用于液壓介質(zhì)流通的殼體內(nèi)環(huán)槽(9)，殼體內(nèi)環(huán)槽(9)與殼體外環(huán)槽(13)之間設(shè)有用于液壓介質(zhì)流通的一個或多個油孔(8 )。柱塞(I)的外徑上設(shè)有一用于液壓介質(zhì)流通的內(nèi)凹寬環(huán)槽(5 )，該內(nèi)凹寬環(huán)槽(5 )上方的柱塞配合直壁(15)上設(shè)有一個或多個周向分布的柱塞進油孔(6)和柱塞油槽(7),殼體內(nèi)環(huán)槽(9)與柱塞內(nèi)凹寬環(huán)槽(5)相通，柱塞內(nèi)凹寬環(huán)槽(5)與柱塞油槽(7)相通，柱塞油槽(7)與柱塞進油孔(6)相通。液壓介質(zhì)從殼體外環(huán)槽(13)進入到柱塞儲油腔(10)中。該柱塞內(nèi)凹寬環(huán)槽(5)與殼體內(nèi)環(huán)槽(9)之間設(shè)有一限位卡簧(19)。該柱塞(I)處于自由高度時，柱塞進油孔(6)的上邊界與殼體(2)的內(nèi)腔上端配合邊界形成一定寬度的密封帶(14)。該柱塞的頭部(12)與柱塞上端配合直壁(15)之間設(shè)有一內(nèi)凹的頸部(16)，SP第一環(huán)槽，該頸部(16)的作用是便于安裝卡片，通過卡片與滾輪搖臂可靠連接，防止脫落。
[0033]如圖2所示(就此亦見圖1)，本發(fā)明的柱塞進油孔(6)和柱塞油槽(7)采用一次冷擠壓成型工藝，位于柱塞上端配合直壁(15)上，柱塞進油孔(6)與柱塞油槽(7)相通，柱塞油槽(7)與柱塞內(nèi)凹寬環(huán)槽(5)相通，該柱塞進油孔(6)與柱塞油槽(7)保持油液連通。該柱塞進油孔(6)與殼體(2)之間形成的密封帶(14)具有一定的寬度δ， 申請人:研究得出，δ大于0.5_。過低的δ值使得柱塞整體強度下降過快，因此δ值應(yīng)大于0.5_。
[0034]柱塞油槽處的柱塞壁(18)與柱塞進油孔處上端柱塞壁(17)的壁厚約為柱塞(I)的其他部位壁厚的80%?100%。
[0035]如圖3所示，本發(fā)明的柱塞進油孔(6a)的形狀為上半邊為半圓，下半邊為帶有圓角的方形，油槽(7a)的形狀為上方為與進油孔(6a)的半圓部分重合的半圓，下方兩端側(cè)壁與上端半圓相切，兩側(cè)壁平行。此種結(jié)構(gòu)形狀的柱塞進油孔(6a)和油槽(7a)易于達到一次沖壓成型的目的，且沖壓模具結(jié)構(gòu)比較簡單，制造方便，易于保證模具壽命。
[0036]實施例二
如圖4所示，與實施例一不同的是，油槽(7b)的兩端側(cè)壁不平行，呈外擴型，如圖為八字形，增大了過流面積，有利于油液順暢地流入柱塞進油孔(6b)。
[0037]實施例三
如圖5所示，與實施例一不同的是，柱塞進油孔(6c)的形狀為圓孔，油槽(7c)的形狀為上方為直徑比柱塞進油孔(6c)大的同心半圓，下方兩端側(cè)壁與該同心半圓相切，兩端側(cè)壁平行或呈外擴型；油槽(7c)的圓形側(cè)壁與進油孔(6c)的孔壁不重合，進油孔(6c)外側(cè)有一凹陷的錐面(20)，避免了油液進入柱塞進油孔(6c)時帶入空氣。
[0038]實施例四
如圖6所示，與實施例一不同的是，取消了油槽的設(shè)置，而是在柱塞內(nèi)凹寬環(huán)槽(5)和柱塞進油孔處上端柱塞壁(17)之間設(shè)有一柱塞臺階環(huán)面(21d)，該臺階環(huán)面(21d)在圓周方向上設(shè)有一個或多個柱塞進油孔(6d)，該柱塞進油孔(6d)的形狀不局限于呈圓形，還可呈方形或其他幾何形狀。
[0039]所述臺階環(huán)面(21d)與柱塞進油孔處上端柱塞壁(17)外壁之間的距離為Λ d，且Δ d ^ 0.1 "0.55mm,優(yōu)化地，Δ d取0.15mm,能夠保證有足夠的過流面積,有利于油液順暢地流入柱塞進油孔(6d)。
[0040]本方案柱塞的加工過程:
步驟一，柱塞先采用一體冷鐓后再滾壓成型工藝，首先成型柱塞毛坯，然后再采用滾壓工藝，加工成型柱塞的第一環(huán)槽和第二環(huán)槽，以及臺階環(huán)面；
步驟二，采用一次沖壓成型工藝，加工成型進油孔。
[0041]與實施例一至三相比，本方案加工簡便，降低了加工難度和加工成本。
【權(quán)利要求】
1.一種柱狀式液壓挺柱，具有一殼體，在殼體內(nèi)腔中對應(yīng)安裝一相對殼體軸向運動的柱塞，在柱塞的下端面與殼體下側(cè)之間延伸一用于液壓介質(zhì)的高壓腔，該高壓腔能通過一朝向該高壓腔打開的單向閥封閉，在殼體外徑上設(shè)有一用于液壓介質(zhì)流通的外環(huán)槽，在殼體的徑向內(nèi)側(cè)設(shè)有一用于液壓介質(zhì)流通的內(nèi)環(huán)槽，內(nèi)環(huán)槽和外環(huán)槽之間設(shè)有一個或多個殼體油孔，所述柱塞的頭部下方設(shè)有第一環(huán)槽，柱塞中部設(shè)有一個第二環(huán)槽，第一環(huán)槽和第二環(huán)槽之間為柱塞中壁，所述第二環(huán)槽為內(nèi)凹寬環(huán)槽，其特征在于所述柱塞中壁上開有至少一個與第二環(huán)槽連通的進油孔，該柱塞中壁上部留有用于與殼體內(nèi)腔配合阻斷液壓介質(zhì)流通的密封帶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柱狀式液壓挺柱，其特征在于所述進油孔與第二環(huán)槽之間設(shè)有柱塞油槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柱狀式液壓挺柱，其特征在于所述進油孔位置的柱塞壁厚為柱塞中壁上部密封帶的柱塞壁厚的80%?100%。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的柱狀式液壓挺柱，其特征在于所述柱塞油槽的形狀為朝向第二環(huán)槽外擴的“八”字形。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的柱狀式液壓挺柱，其特征在于所述進油孔的形狀為圓孔，柱塞油槽由上下兩部分組成，上半部分的形狀為直徑比進油孔大的同心半圓，下半部分為與同心半圓相接的平槽，該平槽的兩個側(cè)壁相互平行。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的柱狀式液壓挺柱，其特征在于所述進油孔與第二環(huán)槽相通的部分設(shè)有一個凹陷的錐面。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的柱狀式液壓挺柱，其特征在于所述第二環(huán)槽的下過渡斜面與限位卡簧相切以限制液壓挺柱的自由高度，當液壓挺柱處于壓縮最低高度時，第二環(huán)槽的上過渡斜面與處于原位置的限位卡簧相切。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柱狀式液壓挺柱，其特征在于所述密封帶和第二環(huán)槽之間設(shè)有一臺階環(huán)面，該臺階環(huán)面的外壁高度介于密封帶和第二環(huán)槽之間，在該臺階環(huán)面的圓周方向上設(shè)有一個或多個進油孔。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的柱狀式液壓挺柱，其特征在于所述臺階環(huán)面外壁與密封帶外壁之間的距離為0.Γ0.55mm。
10.如權(quán)利要求1所述柱狀式液壓挺柱的柱塞制備方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟一，柱塞先采用一體冷鐓后再滾壓成型工藝，首先成型柱塞毛坯，然后再采用滾壓工藝，加工成型柱塞的第一環(huán)槽和第二環(huán)槽； 步驟二，采用一次沖壓成型工藝，加工成型進油孔和油槽。
【文檔編號】F01L1/245GK104131852SQ201410309643
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月1日
【發(fā)明者】徐納 申請人:杭州新坐標科技股份有限公司