專利名稱：液壓式間隙補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按權(quán)利要求1前序部分所述類型的液壓式間隙補(bǔ)償機(jī)構(gòu)。
這類間隙補(bǔ)償機(jī)構(gòu)對(duì)專業(yè)人員而言是熟知的，它們例如組裝在內(nèi)燃機(jī)的氣門機(jī)構(gòu)中并補(bǔ)償在內(nèi)燃機(jī)工作期間由于熱膨脹和磨損在那里產(chǎn)生的不希望的間隙增加或減少。這一機(jī)構(gòu)用伺服介質(zhì)如液壓介質(zhì)工作，在間隙補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的高壓階段，液壓介質(zhì)經(jīng)殼體和壓力活塞之間的泄漏間隙壓過(guò)。
行家們由先有技術(shù)已知，尤其在內(nèi)燃機(jī)從很低的溫度起的暖機(jī)期間，不能實(shí)現(xiàn)在此工作時(shí)刻尤其是對(duì)間隙減小的補(bǔ)償。產(chǎn)生這種間隙的減小是由于，內(nèi)燃機(jī)由其冷態(tài)重新點(diǎn)火時(shí)，尤其在排氣門上供入了大量的熱。這種加熱促使此氣門相對(duì)于其周圍的零件相對(duì)伸長(zhǎng)。迄今的間隙補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，由于其泄漏特性和下沉特性，在凸輪旋轉(zhuǎn)多圈之后已不再有能力充分補(bǔ)償這種負(fù)的間隙變化。當(dāng)在氣門機(jī)構(gòu)溫度改變時(shí)累加的壓力活塞與殼體每個(gè)往復(fù)循環(huán)相互的下沉距離的斜率，在數(shù)量上比配設(shè)有間隙補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的氣門桿一端與凸輪基圓之間的間隙減小的斜率更平時(shí)，便出現(xiàn)上述情況。這些因此而長(zhǎng)開著的氣門，由于氣缸充填惡化和燃燒不良，在極端情況下會(huì)導(dǎo)致燃燒中止。在最不利的條件下內(nèi)燃機(jī)可能“死火”。除此以外，由于未經(jīng)燃燒的氣體，還可能導(dǎo)致廢氣催化劑提前失效。在一定的情況下，內(nèi)燃機(jī)在其上述的熄火后，由于氣門仍舊打開著并因而壓縮不足，有時(shí)不再能容易地起動(dòng)。
間隙變小帶來(lái)的這些問(wèn)題，還由于油壓過(guò)高或油壓脈動(dòng)以及其它原因而變得更為嚴(yán)重。
因此本發(fā)明的目的是創(chuàng)造一種前言所述類型的間隙補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，它克服了上述缺點(diǎn)，尤其是與迄今已知的方案相比，它的下沉值在一個(gè)寬大的溫度范圍內(nèi)得到明顯的提高。
按本發(fā)明這一目的通過(guò)權(quán)利要求1和賦予的權(quán)利要求2的特征部分所述特征來(lái)達(dá)到，從屬權(quán)利要求說(shuō)明了本發(fā)明的有利的實(shí)施例，它們可包含也可獨(dú)立保護(hù)的措施。
采取在主權(quán)利要求和賦予的權(quán)利要求內(nèi)指出的措施，可在一個(gè)寬大的溫度范圍保證，此所涉及的間隙補(bǔ)償機(jī)構(gòu)有能力充分和迅速地補(bǔ)償氣門機(jī)構(gòu)內(nèi)尤其是負(fù)的長(zhǎng)度變化。在這種情況下專家們可借助于所掌握的理論，通過(guò)改變所建議的參數(shù)，可以將泄漏間隙處調(diào)整為始終有最佳的條件。為避免此下沉值過(guò)大地分散，至少對(duì)涉及的具體的內(nèi)燃機(jī)，同樣建議，由數(shù)量上最大和最小下沉值得出的商基本上不大于6。這一商有利地不僅可用于所涉及的該內(nèi)燃機(jī)的各個(gè)間隙補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，而且可用于有關(guān)的此類內(nèi)燃機(jī)的所有間隙補(bǔ)償機(jī)構(gòu)。
因此最小的值A(chǔ)Wmin·dm-1＝0.03[sec/mm2]表征在行程循環(huán)期間的最大行程損失，并通過(guò)凸輪關(guān)閉斜坡的最大斜坡高度限制此值的進(jìn)一步減?。灰?yàn)檫@樣的下沉值必須通過(guò)斜坡的高度來(lái)維持。過(guò)快的下沉?xí)?dǎo)致所涉及的換氣門過(guò)早和過(guò)快地到達(dá)其氣門座，其結(jié)果是一方面意味著提前磨損和產(chǎn)生噪聲，另一方面惡化換氣。上限值A(chǔ)Wmax·dm-1＝0.5[sec/mm2]表征所涉及的間隙補(bǔ)償機(jī)構(gòu)最慢可能的下沉，此時(shí)在全部溫度范圍在換氣門正的長(zhǎng)度改變時(shí)正好能完全關(guān)閉此換氣門。若由于在泄漏間隙處相應(yīng)地較差的條件而超過(guò)了此值，則在內(nèi)燃機(jī)工作期間導(dǎo)致前面所說(shuō)明的缺點(diǎn)。
全部列舉的尺寸比原則上針對(duì)一種通過(guò)頂置式換氣門的筒形挺桿或類似物直接操縱的換氣門，在通過(guò)氣門搖臂或牽引桿間接操縱換氣門時(shí)，必須在此數(shù)據(jù)內(nèi)計(jì)入相應(yīng)的傳動(dòng)比。
上述條件的實(shí)現(xiàn)可按本發(fā)明的設(shè)計(jì)，使在間隙補(bǔ)償機(jī)構(gòu)處的泄漏間隙，例如與同類內(nèi)燃機(jī)相同尺寸的間隙補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的泄漏間隙相比，制作得寬得多來(lái)達(dá)到。同樣可以達(dá)到這一目的的是，通過(guò)縮短泄漏間隙的長(zhǎng)度，或通過(guò)在高壓腔中附加的泄漏位置，如孔之類。
由于按本發(fā)明現(xiàn)在調(diào)整為更快的下沉值從而具有較大的行程損失，所以在另一項(xiàng)從屬權(quán)利要求中建議，通過(guò)合乎目的地設(shè)計(jì)凸輪的氣門關(guān)閉斜坡來(lái)補(bǔ)償此較大的行程損失。其中，沿旋轉(zhuǎn)方向位于凸輪基圓前面的氣門關(guān)閉斜坡不應(yīng)超過(guò)最大允許高度，并與此同時(shí)保證換氣門以一個(gè)盡可能低的就座速度坐落在其氣門座上。
同樣，在本發(fā)明的實(shí)施例中還建議，不進(jìn)行不必要的朝基圓方向延長(zhǎng)關(guān)閉斜坡的斜坡區(qū)，因?yàn)檫@將會(huì)不利地造成氣門重疊。因此，僅僅是最經(jīng)常關(guān)閉換氣門的關(guān)閉斜坡區(qū)，應(yīng)將其傳遞給該換氣門的關(guān)閉速度設(shè)計(jì)為線性的，在其兩側(cè)的邊區(qū)沿旋轉(zhuǎn)方向速度漸減。若盡管如此在極限溫度下?lián)Q氣門在其上死點(diǎn)進(jìn)入了其中一個(gè)減速區(qū)，但這是可以接受的，因?yàn)榻y(tǒng)計(jì)表明沖擊系數(shù)很小所以只有很小的磨損。
為了更好地理解，借助于唯一的圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。圖中表示了液壓式間隙補(bǔ)償機(jī)構(gòu)1，它以已知的方式裝在一個(gè)筒形挺桿2中。間隙補(bǔ)償機(jī)構(gòu)包括一個(gè)空心圓柱形殼體3，在殼體3的孔4內(nèi)裝有一個(gè)可相對(duì)此殼體移動(dòng)的壓力活塞5。壓力活塞5以其一個(gè)端面6支承在筒形挺桿2的底部7上。壓力活塞5沿相反的方向通過(guò)彈簧裝置9支承在殼體3的底部8上。與此同時(shí)壓力活塞5有一個(gè)朝底部8的方向開啟的在這里無(wú)需詳述的單向閥10。用于液壓介質(zhì)的高壓腔11在壓力活塞5和底部8之間沿軸向延伸。筒形挺桿2在其底部7沿沖程方向受凸輪12的作用力。因此，凸輪12的升程從此底部7出發(fā)通過(guò)筒形挺桿2傳遞給面朝殼體3底部8的換氣門13，例如排氣門。
對(duì)于裝入筒形挺桿2內(nèi)的間隙補(bǔ)償機(jī)構(gòu)1工作方式的原理性說(shuō)明，由于在專業(yè)界是眾所周知的，所以這里不再進(jìn)行。然而應(yīng)當(dāng)指出，在凸輪12的每次升程運(yùn)動(dòng)期間，都有少量液壓介質(zhì)經(jīng)由殼體3和壓力活塞5之間延伸的泄漏間隙15壓出。在凸輪12的基圓階段B5期間，在氣門機(jī)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生的間隙被消除，這是通過(guò)從一個(gè)被壓力活塞5圍繞著的儲(chǔ)槽16將一定量的液壓介質(zhì)吸入高壓腔11達(dá)到的。與此同時(shí)，彈簧裝置9保證在筒形挺桿2、凸輪12與換氣門13之間保持無(wú)間隙地力閉合。上述間隙補(bǔ)償機(jī)構(gòu)1由于從高壓腔11壓出液壓介質(zhì)引起的長(zhǎng)度變化，不僅為了補(bǔ)償氣門間隙是必須的，而且也是用于補(bǔ)償氣門機(jī)構(gòu)的伸縮，發(fā)生這種伸縮的原因可能由于如說(shuō)明書前言詳細(xì)闡明的氣門座磨損或熱膨脹。
因此按本發(fā)明建議，將泄漏間隙15例如其寬度b設(shè)計(jì)得比類似的間隙補(bǔ)償機(jī)構(gòu)1中的更寬和/或其長(zhǎng)度設(shè)計(jì)得更短。在這種情況下專家們可通過(guò)試驗(yàn)確定這些尺寸，亦即在標(biāo)準(zhǔn)條件下將負(fù)荷時(shí)壓力活塞5相對(duì)于殼體3的下沉值A(chǔ)W[sec/mm]與平均泄漏間隙直徑dm[mm]之比，調(diào)整為大約在0.03與0.05[sec/mm2]之間的范圍內(nèi)。為保證相同尺寸的一種內(nèi)燃機(jī)類型的間隙補(bǔ)償機(jī)構(gòu)1分散度小，特別有利的是使最大下沉值A(chǔ)Wmax與最小下沉值A(chǔ)Wmin之比為AWmax/AWmin≤6。因此，在全部溫度范圍(見說(shuō)明書前言部分)壓力活塞5相對(duì)于殼體3有足夠的下沉，尤其是由于高的熱量供入使換氣門13朝凸輪12的方向迅速伸長(zhǎng)時(shí)。在遵守這些參數(shù)的情況下，對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)專家而言便可以簡(jiǎn)單的方式成功地做到在所有的工作條件下保證關(guān)閉換氣門13。與此同時(shí)，低值0.03[sec/mm2]規(guī)定了一個(gè)極限，在遵守此極限時(shí)，換氣門13不會(huì)由于泄漏間隙阻力小而過(guò)早地到達(dá)它的氣門座，從而避免已知的缺點(diǎn)。
在凸輪12上的區(qū)域B2-B4表征氣門關(guān)閉斜坡，其中，B1表示隨凸輪尖端17之后的凸輪回程段側(cè)面，B5表示凸輪12的基圓。為了補(bǔ)償在間隙補(bǔ)償機(jī)構(gòu)1中下沉?xí)r間引起的最大的行程損失，關(guān)閉斜坡B2至B4的高度hR(圖中沒有表示)設(shè)計(jì)為應(yīng)≤0.35mm，并與此同時(shí)換氣門13在區(qū)域B2-B4內(nèi)的關(guān)閉速度V也不應(yīng)超過(guò)40[μm/°NW]。區(qū)域B3可設(shè)計(jì)為和認(rèn)為是這樣的區(qū)域，即從統(tǒng)計(jì)看在這一區(qū)域內(nèi)換氣門13最經(jīng)常地坐落在其氣門座上。因此建議將區(qū)域B3設(shè)計(jì)為使其傳遞給換氣門13的速度變化是線性的(常數(shù))，從而保證換氣門13足夠“柔和地”坐落在其氣門座上。為了縮短其余的關(guān)閉斜坡區(qū)B2、B4，進(jìn)一步建議，沿旋轉(zhuǎn)方向看它們?cè)O(shè)計(jì)為由其造成的速度變化是漸減的。當(dāng)然還可設(shè)想將關(guān)閉斜坡B2-B4的全部區(qū)域設(shè)計(jì)為由其造成的速度變化是連續(xù)降低的。
權(quán)利要求
1.液壓式間隙補(bǔ)償機(jī)構(gòu)(1)包括一個(gè)空心圓柱殼體(3)，在殼體的孔(4)內(nèi)裝有一個(gè)可相對(duì)于殼體(3)沿軸向運(yùn)動(dòng)的壓力活塞(5)，此活塞(5)以其一個(gè)端面(14)通過(guò)彈簧裝置(9)支承在殼體(3)底部(8)上，壓力活塞(5)有一個(gè)朝底部方向打開的單向閥(10)，在端面(14)和底部(8)之間構(gòu)成一個(gè)伺服介質(zhì)如液壓介質(zhì)的高壓腔(11)，此高壓腔(11)可通過(guò)單向閥(10)供入來(lái)自至少局部被壓力活塞(5)圍繞的儲(chǔ)槽(16)的伺服介質(zhì)，在孔(4)和壓力活塞(5)的外表面(18)之間形成一個(gè)伺服介質(zhì)的泄漏間隙(15)，以及，一個(gè)可選擇的圍繞著間隙補(bǔ)償機(jī)構(gòu)(1)的外殼(2)沿沖程方向受凸輪軸的至少一個(gè)凸塊(12)的作用力，其特征為每一個(gè)分立的間隙補(bǔ)償機(jī)構(gòu)(1)的泄漏間隙(15)具有選擇的寬度(b)或這樣的流動(dòng)阻力，即，在標(biāo)準(zhǔn)條件下，壓力活塞(5)相對(duì)于殼體(3)的下沉值(AW)[sec/mm]與平均泄漏直徑(dm)[mm]之比對(duì)于所涉及的氣門端(13)適用的值大體為AW0.03≤≤0.5 [sec/mm2]；dm以及，上述標(biāo)準(zhǔn)條件被確定為，壓力活塞(5)對(duì)殼體(3)的作用力為1500N，伺服介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)粘度為70±5mm2/s以及溫度為20℃。
2.按照權(quán)利要求1所述的間隙補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，其特征為至少每一具體內(nèi)燃機(jī)尺寸相同的所有間隙補(bǔ)償機(jī)構(gòu)(1)分散的下沉值的極值(AWmax，AWmin)之商在大約AWmaxAWmin≤6]]>的范圍內(nèi)。
3.按照權(quán)利要求1的前序部分或按照權(quán)利要求1所述的間隙補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，其特征為間隙補(bǔ)償機(jī)構(gòu)(1)的泄漏間隙(15)，與同類內(nèi)燃機(jī)相同尺寸的間隙補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的傳統(tǒng)的泄漏間隙相比，制作得明顯地更寬和/或更短；和/或從高壓腔(11)引出一條附加的油路(19)，如一個(gè)孔。
4.按照權(quán)利要求1或3所述的間隙補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，其特征為對(duì)于所涉及的氣門端(13)，沿旋轉(zhuǎn)方向直接設(shè)在凸輪基圓(B5)前面的氣門關(guān)閉斜坡(B2-B4)的高度(hR)大體≤0.35，以及，按選擇傳遞給該換氣門(13)的氣門關(guān)閉速度(V)為約40-0μm/°NW，其中可選擇的沿氣門關(guān)閉斜坡(B2-B4)長(zhǎng)度的換氣門(13)平均關(guān)閉速度(VD)大約適用為15μm/°NW≤VD≤40μm/°NW。
5.按照前列諸權(quán)利要求之一所述的間隙補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，其特征為氣門關(guān)閉斜坡(B2至B4)的一個(gè)區(qū)域(B3)，統(tǒng)計(jì)表明在此區(qū)域內(nèi)換氣門(13)最經(jīng)常地被關(guān)閉，其曲線被設(shè)計(jì)為基本上造成常數(shù)的關(guān)閉速度，在速度為常數(shù)的區(qū)域(B3)兩側(cè)的區(qū)域(B2、B4)，被設(shè)計(jì)為使它們傳遞給換氣門(13)的速度變化沿旋轉(zhuǎn)方向看是漸減的。
全文摘要
在一種裝在筒形挺桿(2)內(nèi)的間隙補(bǔ)償機(jī)構(gòu)(1)中,按本發(fā)明將其泄漏間隙(15)設(shè)計(jì)為,即使朝凸輪方向換氣門(13)產(chǎn)生特別不希望的膨脹,此間隙補(bǔ)償機(jī)構(gòu)(1)也能提供足夠的長(zhǎng)度補(bǔ)償。這種長(zhǎng)度補(bǔ)償保證內(nèi)燃機(jī)在任何工作時(shí)刻關(guān)閉換氣門(13)。
文檔編號(hào)F01L1/24GK1172895SQ9711472
公開日1998年2月11日 申請(qǐng)日期1997年7月17日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月20日
發(fā)明者瓦爾特·斯佩爾, 迪特爾·施密特 申請(qǐng)人:Ina滾柱軸承制造兩合公司