專利名稱：自動閥間隙調(diào)節(jié)器的制作方法

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種自動閥間隙調(diào)節(jié)器，該閥間隙調(diào)節(jié)器可用于如內(nèi)燃機的閥操作機構(gòu)中；該調(diào)節(jié)器包括一個內(nèi)螺旋的螺紋殼體、在殼體中延伸的一個外螺紋螺旋件和力施加裝置，該力施加裝置軸向作用在螺旋件上而使其轉(zhuǎn)動并從殼體的開口端向外運動以延長調(diào)節(jié)器；在螺旋件和殼體上構(gòu)造的相配合的螺紋結(jié)構(gòu)使螺旋件自由轉(zhuǎn)動并在所述軸向作用力的作用下運動出殼體。
當(dāng)將這種閥間隙調(diào)節(jié)器放置在閥操作機構(gòu)的兩個可相對運動的部件之間的空間中時，殼體與一個部件接合而螺旋件與另一個部件相接合，調(diào)節(jié)器通過延伸及通過螺旋部件運動出殼體而收縮閥操作機構(gòu)中的間隙，直至它完全收縮部件之間的空間。通過例子的形式，可將調(diào)節(jié)器直接或間接置入一個凸輪和一個閥或閥操作部件之間。在另一種布置中，調(diào)節(jié)器可為杠桿型閥操作部件提供一個支點，支點的位置通過調(diào)節(jié)器收縮的操作間隙來改變。
下面將結(jié)合附圖而以例子的形式對包括現(xiàn)有技術(shù)的一些例子的本發(fā)明的背景技術(shù)及本發(fā)明本身的一些方面進行描述，其中

圖1、2和3顯示了自動閥間隙調(diào)節(jié)器在內(nèi)燃機的閥操作機構(gòu)中可能的布置情況；圖4所示為根據(jù)本發(fā)明的調(diào)節(jié)器的螺旋螺紋的放大剖視圖；圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明的一種自動閥間隙調(diào)節(jié)器、凸輪隨動件的一部分和相關(guān)的凸輪位置的示意圖，在所述的相應(yīng)的凸輪位置處需要調(diào)節(jié)器來收縮閥系中的間隙；圖6顯示了圖5中的閥間隙調(diào)節(jié)器及對相應(yīng)的凸輪位置的指示，在該相應(yīng)的凸輪位置處，調(diào)節(jié)器恰好已消除了閥系中的間隙；圖7顯示了圖5和圖6中的閥間隙調(diào)節(jié)器、凸輪隨動件的一部分及對相應(yīng)的凸輪位置的一個示意性的指示，在該相應(yīng)的凸輪位置處，閥系正好開始開啟一個閥；圖8顯示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的一個自動閥間隙調(diào)節(jié)器，該閥間隙調(diào)節(jié)器已收縮在發(fā)動機閥系中的一個或多個位置如位置A、B、C、D處原來已存在的間隙；圖9顯示了圖8中的調(diào)節(jié)器在閥被打開時的情況；圖10顯示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的另一個實施例的一個自動閥間隙調(diào)節(jié)器；圖11顯示了圖8和圖9中所示的閥間隙調(diào)節(jié)器，其中，螺旋在調(diào)節(jié)器的殼體中橫向移動；圖12顯示了圖8和圖9中所示的調(diào)節(jié)器，其中，螺旋在殼體中傾斜移動；圖13所示為具有一個較小側(cè)角的匹配螺旋螺紋的接觸側(cè)面的部分視圖；圖14所示為具有一個較大側(cè)角的匹配螺旋螺紋的接觸側(cè)面的部分視圖；圖15所示為匹配的螺旋螺紋的部分視圖，該圖中顯示了軸向螺紋間隙和徑向螺紋間隙之間的關(guān)系；圖16所示為在將根據(jù)本發(fā)明的調(diào)節(jié)器安裝入發(fā)動機之前所處的一種狀態(tài)；圖17顯示了根據(jù)本發(fā)明的另一個方面的一個自動閥間隙調(diào)節(jié)器，該調(diào)節(jié)器準(zhǔn)備安裝入發(fā)動機中。
在所有的權(quán)利要求中，對相應(yīng)的部件均采用相應(yīng)的參考數(shù)字。
首先參考圖1、2和圖3。在這三個附圖中的每幅圖中均顯示了一個自動閥間隙調(diào)節(jié)器，自動閥間隙調(diào)節(jié)器包括殼體1；延伸入殼體中的內(nèi)螺旋螺紋2；具有外螺旋螺紋4的一個螺旋部件3，該螺旋部件3的外螺旋螺紋4與殼體的內(nèi)螺紋2相配合。參考數(shù)字5指示的是由在螺旋部件的端部6處的彈簧裝置向螺旋部件施加的軸向力，彈簧裝置布置在殼體中；這種作用力優(yōu)選是由下文中將描述的與螺旋部件接合的一根壓縮彈簧施加的。參考數(shù)字7指示的是螺旋部件的端部，該端部從殼體1向外伸出而與閥操作機構(gòu)的一個協(xié)作部件相接合，以便根據(jù)閥操作機構(gòu)的特性來傳輸閥操作力或提供一個反作用力，當(dāng)閥在凸輪軸上的一個凸輪的作用下抵抗其閉合彈簧的作用力而被開啟時，上述的提供反作用力的動作是必要的。
在圖1所示的例子中，調(diào)節(jié)器是自容納式的且固定在發(fā)動機基體中的一個槽中。螺旋部件3的伸出的閥致動端7具有一個半球形的端部且具有球形表面，所述半球形端部配合在凸輪隨動件8的一個腔9中。所述腔9具有尖頂拱形或錐形截面，從而形成了與半球形端部7相接觸的一個較窄的環(huán)帶。凸輪10的轉(zhuǎn)動使凸輪隨動件8圍繞由半球形端部7所提供的支點振蕩，從而通過閥柄11來致動發(fā)動機閥。
在圖1中顯示的殼體1具有一個開口的下端，如果壓力5是由油壓力提供的，該開口的下端是很適用的。正如在下文中描述的那樣，對于壓力5由彈簧提供的情況，殼體就具有一個閉合端。
參考圖2，圖中顯示了包含在一個“斗”型凸輪隨動件中的調(diào)節(jié)器；殼體1最好與斗13整體形成。螺旋部件3的閥致動端7的形狀確定得與閥柄14形成圓形、環(huán)形或錐形的接觸區(qū)域。在閥致動機構(gòu)的這種設(shè)計中，斗13滑動安裝在發(fā)動機基體內(nèi)的一個孔中。凸輪10通過斗13直接操作，這樣，調(diào)節(jié)器就向閥14施加向下的閥操作運動。
在圖3所示的例子中，調(diào)節(jié)器是自容納式的且用被作為一個可在凸輪15和搖桿臂17之間運動的推桿。調(diào)節(jié)器可滑動性地安裝在發(fā)動機基體的一個孔中。調(diào)節(jié)器將運動從凸輪15傳送至可圍繞軸線41樞轉(zhuǎn)的搖桿臂17，從而將閥操作運動向下施加至閥18。調(diào)節(jié)器安裝有一個壓力墊16，該壓力墊布置在搖桿臂17和螺旋件3的閥致動端7之間。壓力墊可在殼體1內(nèi)軸向滑動，但被限制而不能在其中轉(zhuǎn)動。
除了上述的設(shè)計形式外，調(diào)節(jié)器也可被結(jié)合在其它類型的閥系中。例如，調(diào)節(jié)器殼體1可為搖桿臂/推桿機構(gòu)中的搖桿臂的一個整體式部件。
現(xiàn)在參考圖8、9和10而將對現(xiàn)有技術(shù)進行描述，這三個附圖的每個附圖中均顯示了一個閥間隙調(diào)節(jié)器，該閥間隙調(diào)節(jié)器主要包括在內(nèi)螺紋殼體中的一個螺旋件，就如上文中所述的那樣。在每一種情況下，閥間隙調(diào)節(jié)器均顯示了一種類型的發(fā)動機閥系機構(gòu)的示意性狀況，圖中顯示了處于工作關(guān)系中的所述調(diào)節(jié)器。所提出的這種理論可應(yīng)用到任何其他的閥系機構(gòu)上。
在現(xiàn)有技術(shù)的一種類別中對一種工作原理存在幾種變化，其中，上述的螺旋不受軸向力的作用，但卻被驅(qū)動而在扭矩彈簧的作用下運動出殼體。這可參考圖10來進行解釋，圖10顯示了發(fā)動機的凸輪10，圖中的凸輪處于一個角位置，該角位置可使發(fā)動機閥在所示的參考數(shù)字39處閉合。圖10還顯示出扭矩彈簧29已驅(qū)動了螺旋件30，這樣，所述螺旋件就已運動出殼體38以消除在發(fā)動機閥系中的一個或多個位置如位置A、B、C和D處原來已存在的任何間隙。此外，圖10顯示出壓縮力的一個連續(xù)的路徑，該路徑從殼體38的基座31通過接觸螺旋螺紋(例如，圖中所示的位置33處)，然后穿過位置A、B、C和D而到達發(fā)動機閥柄34的頂部。因此，發(fā)動機的不同部件的不同熱膨脹可產(chǎn)生這樣一種狀態(tài)，即阻止閥的閉合(例如圖9中的參考數(shù)字40所示)，從而導(dǎo)致部件的磨損且降低了發(fā)動機的性能。這在所有的閥間隙調(diào)節(jié)器中均是一種比較嚴(yán)重的缺陷，這種情況是在扭矩彈簧的作用下產(chǎn)生的。
在現(xiàn)有技術(shù)的另一種類別(GB-A-2033472，EP-T-0032284，GB-2160945，GB-2211263，WO-A1-89/05898，WO-90/10786，WO-90/10787)中，上述的內(nèi)螺紋和外螺紋是偏梯形螺紋；該特征是這種類別裝置的共有特征。在圖8中顯示了這種結(jié)構(gòu)，其中，圖中以軸向截面的形式顯示了螺旋件3和殼體1。與和軸線相垂直的直線成GR傾角的偏梯形螺紋側(cè)24H和24S稱為“運轉(zhuǎn)側(cè)”。與和軸線相垂直的直線成GL傾角的偏梯形螺紋側(cè)25H和25S稱為“鎖止側(cè)”。螺旋角為Z。
圖8顯示了處于一個角位置的發(fā)動機凸輪10，該角位置可使發(fā)動機閥11在參考數(shù)字39所示的位置處關(guān)閉。圖中還顯示出壓縮彈簧22已將螺旋的運轉(zhuǎn)側(cè)24S推至與殼體的運轉(zhuǎn)側(cè)24H相接觸且將螺旋件3推出殼體1以消除在發(fā)動機閥系中的一個或多個位置如A、B、C和D處原來已存在的任何間隙。螺旋件3從殼體中出來的運動在下文中稱為“收縮”運動。
圖9顯示了發(fā)動機凸輪10已轉(zhuǎn)動入一個角位置的一種狀態(tài)，其中，發(fā)動機凸輪施加一個力的作用，該力的作用受到閥柄11和間隙調(diào)節(jié)器的螺旋件3的反作用。閥柄上的反作用在參考數(shù)字40所示的位置處開啟閥；螺旋上的反作用則迫使螺旋的鎖止側(cè)25S經(jīng)過間隙(圖8中的參考數(shù)字26所示)而與殼體的鎖止側(cè)25H相接觸。在理論上，螺旋3和殼體1的組合在抵抗所述反作用中應(yīng)是一個整體，這是因為通過提高的摩擦阻力應(yīng)阻止螺旋轉(zhuǎn)動和隨著發(fā)生的收縮進入殼體，所述提高的摩擦阻力來自于鎖止側(cè)的相對較大的傾斜角GL。
概括地說，在理論上，偏梯形螺紋的應(yīng)用應(yīng)保證在施加的軸向力的作用下，對將螺旋件3壓入殼體存在較高的阻力而對螺旋件運動出殼體存在較低的阻力。
實際的試驗已顯示出試圖將上述的操作原理應(yīng)用到實際中存在多種困難，所述的困難將在下文中進行描述如圖8中參考數(shù)字26所示，在螺旋件上的螺紋和殼體中的螺紋之間應(yīng)存在一定的預(yù)定軸向間隙是必須的，該間隙可保證不阻礙閥的閉合。為保證螺旋件在殼體中自由運行，還需要在螺紋頂端和相鄰的螺紋根部具有徑向間隙，如圖4中的參考數(shù)字19所示。這樣，如圖11所示，螺旋件3就可橫向移動而相對于殼體1偏心，或者，如圖12所示，螺旋件3可相對于殼體傾斜。在螺旋件處于上述這些位置之一的情況下，當(dāng)在彈簧22的作用下將螺旋螺紋的運轉(zhuǎn)側(cè)和殼體螺紋的運轉(zhuǎn)側(cè)之一朝著另一個推動時，如果運轉(zhuǎn)側(cè)的表面的母線35(參見圖11)距彈簧22施加的力的作用線太近而不與其垂直，則螺旋回復(fù)至同心位置的傾向就很小。圖13和圖14顯示了這種情況的基本視圖。圖13和圖14為圖11和圖12中的標(biāo)識區(qū)F的放大視圖。在圖13所示的例子中，側(cè)角GR是以較小的傾斜角畫出的。圖14顯示了另一個例子，其中所畫的側(cè)角GL具有較大的傾斜角。參考數(shù)字36、37分別指示了螺旋件的運轉(zhuǎn)側(cè)24S和殼體中的運轉(zhuǎn)側(cè)24H的元件。在兩個例子中的每一個均處于相同摩擦的情況下，與圖14所示的例子相比，力P在圖13所示的例子中更容易產(chǎn)生運動Q。運動Q對于所述螺旋件在殼體1中的重新居中是必須的。
這樣，就如在實際試驗中觀察到的那樣，當(dāng)運轉(zhuǎn)側(cè)的傾斜角較低時，螺旋件3就可能保持在殼體1中的不利的位置中，如圖11或12所示，在這些不利的位置中，螺旋件上的螺紋的運轉(zhuǎn)側(cè)與殼體中的螺紋的運轉(zhuǎn)側(cè)只作線接觸或點接觸，而通過油膜進行的連續(xù)的“面到面”的接觸(即邊界潤滑狀態(tài))是不會發(fā)生的，這樣就產(chǎn)生了較高的摩擦阻力，該摩擦阻力在大部分情況下阻止了“收縮”運動的進行。雖然在來自發(fā)動機潤滑系統(tǒng)的壓力的作用下對螺紋進行潤滑是通常的習(xí)慣作法，但在上述的點接觸或線接觸情況下不能保持所需的連續(xù)油膜潤滑，因此，摩擦就變得過大而阻止了“收縮”運動的進行或使該運動變得遲緩。
相反，參見圖9，當(dāng)閥開啟力將螺旋件上的螺紋的鎖止側(cè)25S與殼體中的螺紋的鎖止側(cè)25H結(jié)合在一起時，鎖止側(cè)的角度對螺旋在殼體中的居中是有利的。這樣，就可存在連續(xù)的油膜潤滑狀態(tài)且可即刻產(chǎn)生螺旋件3進入殼體1中的運動(稱為“后返運動”)，該運動一直進行下去直至作用在接合的鎖止側(cè)之間的壓縮力破壞油膜而產(chǎn)生金屬間的接觸。
概括地說，盡管鎖止側(cè)/運轉(zhuǎn)側(cè)存在理論上的高摩擦/低摩擦性能，但“后返運動”可能太大和/或“收縮”運動太小。在每個閥關(guān)閉/閥開啟循環(huán)中，如果“后返運動”超過“收縮”運動，螺旋3就逐漸縮入殼體1中，而在閥系機構(gòu)的部件之間就失去接觸。
就如上述內(nèi)容所描述的那樣，對于性能中的缺陷來說，在利用偏梯形螺紋時，在螺紋的制造中存在困難且存在使用耐久性的問題。所述的這些問題如下在內(nèi)螺紋和外螺紋的制造過程中，上述的軸向間隙(在圖8和圖9中分別由參考數(shù)字26和9所示)須通過接近控制而保持在接近的界限內(nèi)。如果所述的間隙太大，閥的運行將會不令人滿意且有噪聲。參考圖8、9和15，GL和GR的典型值分別為75°和15°。將徑向間隙(圖15中的KM)用符號C來表示，則軸向間隙為JK+KL＝(C×tangent 15)+(C×tangent 75)即C的4倍。這就意味著例如，在軸向間隙上的公差為0.1mm的情況下就需要將內(nèi)螺紋和外螺紋上的組合徑向公差設(shè)置為約0.05mm。在大批量生產(chǎn)中達到這種要求是非常困難的。
在使用過程中，對于螺紋表面的磨損存在一種類似的情況。由于表面腐蝕或在傾斜側(cè)上的表面粗糙度的平坦化所引起的徑向間隙的較小的增大將使軸向間隙增加所增大距離的四倍，并導(dǎo)致不能令人滿意的且?guī)в性胍舻拈y操作。
在GB-2211263中披露了螺旋的鎖止側(cè)上的槽和脊的布置。引入的這種在設(shè)計上的變更是試圖將“后返運動”保持在可接受的范圍中；設(shè)計的意愿是具有減小的表面積的脊可更容易地?fù)p壞接合的鎖止側(cè)之間的油膜而更早地進入金屬與金屬相接觸的狀態(tài)，這樣就減小了“后返”運動的幅度。這種設(shè)計也存在下述的一些缺點a.具有所述槽和脊的鎖止側(cè)的制造比較困難。
b.由于接觸面積的減小，在接合的鎖止側(cè)上進行的磨損的速率就增大，而隨之引起軸向間隙的增大，就如前面的內(nèi)容所述的那樣。
調(diào)節(jié)器部件的螺紋上(即在螺旋件上及殼體中)的較小的徑向公差需要在工具的制造中利用更小的公差，所述更小的公差是在所述部件的制造中應(yīng)用的。這種情況特別適用于在螺塞上形成螺紋，所述螺塞在殼體中形成內(nèi)螺紋。另外，偏梯形截面部分要求螺塞的齒不尋常地寬，這樣會引起不希望產(chǎn)生的高攻絲扭矩。
為增大具有自動閥間隙調(diào)節(jié)器的發(fā)動機的效率而將重點放在減小凸輪10和凸輪隨動件8的接觸表面之間的摩擦上。
本發(fā)明的一個目的是提供一種機械閥間隙調(diào)節(jié)器的改進結(jié)構(gòu)，特別涉及a.提高“收縮”運動的可靠性；b.減小凸輪和凸輪隨動件之間的摩擦；c.避免產(chǎn)生所不希望的徑向間隙/軸向間隙的比率，當(dāng)所述螺紋具有一個偏梯形結(jié)構(gòu)時，就在配合的內(nèi)螺紋和外螺紋之間產(chǎn)生所不希望的比率，這樣就需要非常小的加工公差且也會引起配合的螺紋之間的軸向間隙的迅速增大。
根據(jù)本發(fā)明一個方面的閥間隙調(diào)節(jié)器包括一個具有內(nèi)螺紋的殼體，在所述殼體中布置有一個帶有外螺紋的螺旋部件，該外螺紋的形式通常與殼體的內(nèi)螺紋的形式互補并以預(yù)定的軸向間隙配合于其中；所述螺紋為不規(guī)則的形式且在軸向截面中對稱并對軸向中的運動施加同樣的摩擦阻力；螺旋螺紋的側(cè)角、螺旋角及起始數(shù)目是預(yù)先確定的以保證螺旋部件在于其非暴露端上施加的軸向力的影響下能夠單獨地轉(zhuǎn)動及軸向運動出殼體；所述螺旋的暴露端被構(gòu)造成與例如IC發(fā)動機的閥系的相鄰部件相結(jié)合以從所述相鄰部件中吸收阻止轉(zhuǎn)動的摩擦阻力；所述螺旋的非暴露端被這樣構(gòu)造，即當(dāng)它受到上述軸向力的作用時，該非暴露端可輔助螺旋部件進行軸向運動。
“收縮”運動遲緩的一個可能的原因是如圖11和圖12所示，螺旋3具有運動入一個與殼體1不同心位置的趨勢。在本發(fā)明中，通過增大已根據(jù)圖13和14討論的運轉(zhuǎn)側(cè)的傾斜角GR來減小這種趨勢。
為避免要求在螺旋螺紋的直徑上具有非常小的公差，人們希望明顯減小下面的比率就如參考圖15所已經(jīng)討論的那樣軸向間隙÷徑向間隙＝tangent GL+tangent GR。
現(xiàn)在采用這樣一個例子，即GR從15°增大至30°，而GL從GL＝75°減小至30°，所述比率即軸向間隙÷徑向間隙從(tangent 15°+tangent 75°)被減小至(2×tangent 30°)即，從4減小至1.15。
這樣，在本發(fā)明中，在軸向截面中觀察時，螺紋部件上和殼體中的每個螺紋的側(cè)面最好在與螺旋螺紋的軸線相垂直的每一側(cè)上以30°的角度傾斜。這些側(cè)角是在現(xiàn)代螺紋中發(fā)現(xiàn)的，所述的現(xiàn)代螺紋被用于標(biāo)準(zhǔn)的螺栓和螺帽等中，并統(tǒng)稱為60°螺紋。這種螺紋具有這樣的優(yōu)勢即為檢驗?zāi)康模墒褂猛ǔ，F(xiàn)有的裝置，例如顯微鏡格、螺紋測量針、螺紋測量器械、縫隙儀和光學(xué)發(fā)射儀來檢測。
因此，運轉(zhuǎn)側(cè)的角度GR等于鎖止側(cè)的角度GL，即，G＝GR＝GL＝30°。假定螺旋角用符號Z表示而摩擦系數(shù)用符號μ表示，螺旋在軸向負(fù)荷的作用下轉(zhuǎn)動和運動的狀態(tài)由下面的公式給出tangent Z＞μ÷cosine G
該公式假設(shè)在螺旋端部上的摩擦是可忽略的，所述的端部吸收軸向力。作為接近的例子，如果外徑為8mm且首螺紋為4mm的螺旋的摩擦系數(shù)值小于0.14，則它將在軸向負(fù)荷的作用下轉(zhuǎn)動和前進。將所述首螺紋增大為5mm將可利用更高的摩擦系數(shù)即0.17來實現(xiàn)令人滿意的運行。利用雙起始螺紋就可滿意地實現(xiàn)根據(jù)這些例子的螺旋螺紋的設(shè)計形狀。
這樣就可具有一個螺旋部件，該螺旋部件具有側(cè)角G為30°的對稱螺紋，該螺旋部件在軸向力的作用下獨自軸向轉(zhuǎn)動和前進。此外，30°的側(cè)角可使螺旋部件相對于殼體保持同心，而避免了就如前面所述的那樣在利用較小的側(cè)角時產(chǎn)生的點接觸狀態(tài)。這樣，在軸向力的作用下就可實現(xiàn)“收縮”運動。這種軸向力可通過例如來自于發(fā)動機潤滑系統(tǒng)的油壓來提供或由一個小型的彈簧裝置來提供，該彈簧裝置優(yōu)選通過球端柱塞的介質(zhì)而作用到螺旋的端部上。
實際的試驗已顯示出當(dāng)將螺旋部件制作為對稱的“V”形形式時，所述螺旋部件就可通過在螺旋端部提供外摩擦扭矩而對“后返”運動產(chǎn)生足夠大的阻力，該端部與發(fā)動機閥系的一個共同作用的部件相接觸。
根據(jù)發(fā)動機閥系的設(shè)計形狀，螺旋部件的端部和閥系的共同作用部件的接觸區(qū)域可為下列形式，例如a.環(huán)線b.環(huán)形區(qū)域c.薄錐臺的彎曲表面的區(qū)域d.球體的薄切片的彎曲表面的區(qū)域。
在b、c或d的情況下，接觸區(qū)域的寬度尺寸可足夠小以證明這樣一個假設(shè)即接觸情形是一條圓形的接觸線。在所有的情況下，與圓平面相垂直的圓的軸線均與螺旋部件轉(zhuǎn)動所圍繞的軸線一致。在四個例子的每一個中均可設(shè)定一個值D來代表圓的直徑，摩擦阻力與該圓相切。假定螺旋螺紋的平均直徑用符號d來表示，對“后返”運動的外摩擦阻力主要依賴于D÷d的比率，這樣，所述的外摩擦阻力可通過對下述部分的設(shè)計來控制I.螺旋的平均直徑
II.螺旋部件的閥致動端III.閥系的部件的一部分，該部分與螺旋部件相接觸。
通過例子的形式，發(fā)動機實驗已顯示出當(dāng)結(jié)合具有螺旋角為10°的螺旋螺紋而利用D÷d＝2的比率時，就可對調(diào)節(jié)器的“后返”運動進行足夠的控制。這樣又可進行可靠而相應(yīng)的“收縮”運動。
現(xiàn)在，參考附圖5、5A、6、6A、7和7A并利用與圖1相應(yīng)的例子而將對根據(jù)本發(fā)明的調(diào)節(jié)器的運行模式進行描述。圖5顯示了在發(fā)動機閥系部件之間的間隙已發(fā)展時，螺旋部件3在殼體1中所處的一個想象中的位置。為簡化描述，圖中所示的間隙的總量為螺旋部件3的端部7和凸輪隨動件8中的腔9之間的間隙42。在這種狀態(tài)下，凸輪10可處于任何角度位置，其中，其恒定的半徑部分與凸輪隨動件8相接觸，圖5A中示意性地顯示了這種情況。由于在球29和螺旋部件的端部6中的球形凹陷之間存在較大的螺旋角和較低的摩擦扭矩阻力，因此，彈簧22可產(chǎn)生“收縮”運動，即使螺旋部件3運動出殼體1(圖中所示為向上)直至球端7與凸輪隨動件8中的腔9的表面相接觸，如圖6所示。
對于圖6所示的狀態(tài)來說，應(yīng)注意三點a)凸輪10仍可處于任何角位置，其中，在其恒定的半徑部分上的任何點均與凸輪隨動件8相接觸，就如圖6A示意性地顯示地那樣。
b)在螺旋部件3的螺紋下面(如圖所示)保持有間隙43，就如在圖5中所示的情況一樣。
c)由球端7對凸輪隨動件8中的腔9的表面施加的力較小。所述力被限制為彈簧22中的力減去為產(chǎn)生“收縮”運動所需的力。
圖7和7A顯示了這樣一種狀態(tài)，其中，凸輪10已轉(zhuǎn)入一個位置，在該位置中，它正好足夠推動凸輪隨動件8而使螺旋部件3向下運動并經(jīng)過原來存在的間隙43。也就是說所述間隙目前處于螺旋部件3的螺紋之上(參考數(shù)字44所示)。此時，配合的螺紋之間存在連續(xù)的油膜，因此，殼體1對螺旋部件3的向上的“后返”運動具有很低的阻力。因此，對“后返”運動的阻力是由在螺旋部件的端部7和凸輪隨動件8中的腔9的表面之間的接觸部通過摩擦而從外部提供的。
隨后，凸輪10稍微轉(zhuǎn)動而使整個閥系的負(fù)荷迅速增大，以克服將發(fā)動機閥保持在其位置上所需的力。配合螺紋之間的上述油膜被破壞，而螺紋處的摩擦對“后返”運動產(chǎn)生一個內(nèi)部阻力。
在給定螺紋幾何結(jié)構(gòu)和摩擦條件的情況下，上述對“后返”運動的外部阻力主要依賴于比率D÷d，其中D＝在螺旋的端部7和凸輪隨動件8中的腔9的表面之間的摩擦接觸圓的有效直徑。
d＝螺旋螺紋的平均直徑。
這樣通過設(shè)計下列部分就可得到所需的對“后返”運動的阻力I.螺旋螺紋(即其有效直徑)II.螺旋部件3的閥致動端7III.閥系上與螺旋部件3的端部7相接觸的部件部分。
另外，通過增大角度W(參見圖6)即一個橫斷平面與腔9和球端7的接觸表面的一條公共切線之間的角度，可得到對“后返”運動的增大的阻力。
凸輪10的進一步轉(zhuǎn)動將發(fā)動機閥打開，然后將其關(guān)閉，之后使閥系回復(fù)至與圖5或圖6相應(yīng)的狀態(tài)。
當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的自動閥間隙調(diào)節(jié)器沒有裝入閥操作機構(gòu)時，即不將其組裝在發(fā)動機中時，它就不受到它在機構(gòu)中所接合的部件的約束，力施加裝置可在最大程度上使螺旋部件運動出殼體。在這種情況下，調(diào)節(jié)器就不能組裝入發(fā)動機中，這樣就需要通過螺旋部件以相對的轉(zhuǎn)動回縮入殼體中來將調(diào)節(jié)器縮短，直至調(diào)節(jié)器的整個長度被足夠減小到可將其放置在相應(yīng)的部件之間。為將多個這種調(diào)節(jié)器組裝入具有多個閥的發(fā)動機閥操作機構(gòu)的各個部件內(nèi)的相應(yīng)位置中，明顯需要一些裝置以將調(diào)節(jié)器暫時保存在其回縮的位置中，以使這種組裝變得容易。
本發(fā)明的另一方面的一個寬泛的目的是滿足上述要求以將調(diào)節(jié)器保存在其回縮的位置中。
因此，根據(jù)本發(fā)明的另一個方面。我提供了一種閥間隙調(diào)節(jié)器，該閥間隙調(diào)節(jié)器包括具有內(nèi)螺旋螺紋的殼體；從殼體的開口端延伸入殼體中的一個螺旋部件，該螺旋部件具有與殼體中的螺紋相接合的外螺旋螺紋；在螺旋部件的縱軸向上對其起作用的彈簧裝置。這種結(jié)構(gòu)中的螺旋部件和殼體的相配合運行的螺紋可使螺旋部件在彈簧裝置的作用下轉(zhuǎn)動并運行出殼體；其中，該閥間隙調(diào)節(jié)器中布置了鄰接(abutment)裝置，當(dāng)將螺旋部件旋擰入殼體中的一個內(nèi)部位置時，該鄰接裝置可在螺旋部件和殼體之間運行，從而，在螺旋部件、殼體和鄰接裝置之間產(chǎn)生足夠的摩擦力以抵抗彈簧裝置的作用力而將螺旋部件保持在所述的內(nèi)部位置中。
在根據(jù)本發(fā)明該方面的一種閥間隙調(diào)節(jié)器中，螺旋部件可被旋擰入殼體中的一個內(nèi)部位置中，且在該位置處與可在螺旋部件和殼體之間運行的鄰接裝置相配合。然后，如果將螺旋部件擰緊而在螺旋部件、鄰接裝置和殼體之間施加一個增大的作用力，則在它們之間將產(chǎn)生足夠大的摩擦力以抵抗彈簧裝置的作用，彈簧裝置的作用是使螺旋部件運動出殼體。閥間隙調(diào)節(jié)器的尺寸應(yīng)被確定，這樣，當(dāng)螺旋部件處于其內(nèi)部位置時，調(diào)節(jié)器的總體長度足夠小以可將其容易地組裝在發(fā)動機閥的操作機構(gòu)中的所需位置上；這樣就可容易地組裝具有多個閥間隙調(diào)節(jié)器的發(fā)動機。試驗已顯示出在啟動發(fā)動機時，由用于操縱特殊閥的凸輪的沖擊而在每個調(diào)節(jié)器中產(chǎn)生的振動足可消除在螺旋部件和殼體之間的摩擦鎖，這樣，螺旋部件就可立即占據(jù)相對于調(diào)節(jié)器的殼體的正確工作位置。
調(diào)節(jié)器的螺旋部件可通過一個工具來接合，通過該工具可將螺旋部件旋擰入殼體中而使鄰接裝置進入前面所述的運行狀態(tài)。在下文中的調(diào)節(jié)器實施例中，螺旋部件具有一個端部，該端部具有部分為球形的表面以與搖桿臂或類似物中的一個輔助的部分為球形的槽相接合，與螺旋部件相接合的工具可包括一個槽或稱為凹陷，該槽或凹陷具有的表面結(jié)構(gòu)可與螺旋部件的端部進行摩擦接合而足可使其繃緊，從而在螺旋部件處于其內(nèi)部位置時，使螺旋部件與鄰接裝置相接合。
鄰接裝置可包括一個布置在殼體內(nèi)部的肩部，當(dāng)螺旋部件處于其內(nèi)部位置時，該肩部可與螺旋部件的最內(nèi)端面相接合。該肩部可由殼體本身來提供，或可由一個獨立的部件來提供，提供這種肩部的獨立部件如一個套子可被插入到殼體中。
另一種方式為螺旋部件可布置有一個跨結(jié)結(jié)構(gòu)，該跨結(jié)結(jié)構(gòu)可與殼體的端面相接合。這種結(jié)構(gòu)可包括布置在螺旋部件上的一個柱環(huán)，該柱環(huán)位于螺旋部件的一個端部下面。當(dāng)柱環(huán)與殼體相接合時，所述柱環(huán)還可用于保持螺旋部件以將其旋擰到殼體中并將其繃緊，對于在這種情況下應(yīng)用的一種獨立的工具來說，該柱環(huán)不是必須的。
優(yōu)選的情況為該閥間隙調(diào)節(jié)器是根據(jù)本發(fā)明的第一個方面制成的。但是，該調(diào)節(jié)器也可以是如與上面所述的現(xiàn)有技術(shù)中的偏梯形螺紋相結(jié)合的一種調(diào)節(jié)器。
圖16中顯示了圖5、6和7所示的一種調(diào)節(jié)器，在這種情況下可假定該調(diào)節(jié)器沒有被組裝到發(fā)動機中。螺旋部件已運動出殼體，這樣，調(diào)節(jié)器的總體長度將顯著大于由調(diào)節(jié)器在發(fā)動機中所占據(jù)的空間。
因此，對于將調(diào)節(jié)器組裝到發(fā)動機中來說，須將螺旋部件3旋擰入殼體1中一定程度而將調(diào)節(jié)器的總體長度減小至一定的尺寸以容易組裝。調(diào)節(jié)器的這種總體長度將稍微小于圖6和圖7中所示的調(diào)節(jié)器的典型運行長度。
如果在螺旋部件和調(diào)節(jié)器殼體之間操作的螺旋螺紋的特征是這樣的，即螺旋部件不能通過摩擦保持在一個位置中，則當(dāng)螺旋部件處于與圖5所示的位置相似的一個最內(nèi)位置時，根據(jù)本發(fā)明而在螺旋部件和殼體之間布置可運行的鄰接裝置。這種鄰接裝置的一種形式如圖17所示，由管套50提供的鄰接裝置布置在殼體和所包圍的彈簧22之間。管套50的一端靠在殼體的閉合下端51上，而其另一端靠在螺旋部件的端面6上而處于其中圍繞一個凹槽的環(huán)形區(qū)域中。
當(dāng)將螺旋部件旋擰入殼體中而與鄰接管套50緊接合時，在螺旋部件和管套之間就產(chǎn)生了力的作用，盡管彈簧22也對螺旋部件施加力的作用，但螺旋部件和殼體之間的螺紋相配合而將螺旋部件摩擦性地保持在最內(nèi)位置處。這樣可使調(diào)節(jié)器較容易地組裝。但是，當(dāng)啟動其中安裝有調(diào)節(jié)器的發(fā)動機時，凸輪的沖擊足可消除螺旋部件和殼體之間的摩擦鎖，這樣，螺旋就可立即占據(jù)上述的適當(dāng)工作位置。
取代管套50，殼體可布置一個整體式跨結(jié)結(jié)構(gòu)，當(dāng)螺旋部件處于其最內(nèi)位置時可與該跨結(jié)結(jié)構(gòu)進行接合。這種結(jié)構(gòu)可通過例如，在內(nèi)螺旋螺紋下端之下且占據(jù)殼體內(nèi)的較小直徑部分的彈簧22來提供。另一種可能的情況為在螺旋部件的端部之下可布置一個外柱環(huán)以與殼體的外端面55相接合。當(dāng)螺旋部件被旋擰入殼體中直至柱環(huán)靠在殼體上時，該柱環(huán)可被用作為用于轉(zhuǎn)動螺旋部件的裝置。
如果螺旋部件沒有布置這樣一種柱環(huán)或以這種方式將螺旋部件旋擰入殼體中的其他結(jié)構(gòu)，可利用如圖17中的參考數(shù)字52所指示一種工具與螺旋部件的為部分球形的端部7相接合以將其轉(zhuǎn)動。工具52具有一個錐形槽53，在錐形槽53一端的角度是這樣布置的，即當(dāng)用手壓工具52而使錐形槽的該端與螺旋部件的端部相接合時，錐形槽將以足夠大的力摩擦夾持螺旋部件的端部而抵抗彈簧22的作用力以將螺旋部件旋擰入殼體中，從而與鄰接管套50相接合。工具52具有一個握持部分54，該握持部分54可由使用該裝置的人來握持并容易地將其轉(zhuǎn)動。
如上所述，在與彈簧裝置相結(jié)合以將螺旋部件軸向移動出殼體的調(diào)節(jié)器的一些設(shè)計中，不可能為上述的方便需要而簡化調(diào)節(jié)器在發(fā)動機中的組裝。就如上面所參考的那樣，發(fā)動機測試已顯示出利用D/d為2的比率并結(jié)合螺旋角為10°的螺旋螺紋就可對調(diào)節(jié)器的“后返”運動進行足夠的控制，從而產(chǎn)生調(diào)節(jié)器的可靠而相應(yīng)的“收縮”運動。但是，在考慮對發(fā)動機的總體設(shè)計進行限制的情況下，就不得不考慮較低的D/d值和較低的螺紋螺旋角。例如，一個所具有的螺旋角為6°的調(diào)節(jié)器，當(dāng)其在發(fā)動機中受到足夠的潤滑時，它應(yīng)產(chǎn)生足夠的“收縮”運動，并應(yīng)具有足夠的螺紋摩擦以將螺旋部件保持在殼體中的一個內(nèi)部位置中而不需要組裝的裝置。
在本申請的敘述中，“包括”意味著“含有或由……構(gòu)成”，而“包括(comprising)”是指“含有或由……構(gòu)成(including or consistingof)”。
在前面的內(nèi)容中、或在以下的權(quán)利要求中、或在附圖中以特定的形式披露了本發(fā)明的特征，本發(fā)明所披露的裝置執(zhí)行所披露的功能，上述內(nèi)容還披露了一種可實現(xiàn)所述結(jié)果的方法或過程，這些特征可以獨立或組合的形式而以不同的形式實現(xiàn)本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種自動閥間隙調(diào)節(jié)器，包括一個具有內(nèi)螺紋的殼體(1)；一個具有外螺紋且在殼體中延伸的螺旋部件(3)；螺旋部件(3)的螺旋螺紋(4)具有與殼體的內(nèi)螺紋(2)的螺紋形式互補的外螺紋形式，且二者以預(yù)定的軸向間隙相配合，所述螺紋為不規(guī)則四邊形的形式且在軸向截面中對稱并對軸向中的運動施加相同的摩擦阻力；其中螺旋螺紋的側(cè)角、螺旋角及其起始數(shù)目是經(jīng)選擇的以保證螺旋部件在殼體中的其端部上施加的軸向力的作用下能夠單獨地轉(zhuǎn)動及軸向運動出殼體；所述螺旋的暴露端(7)與一個相鄰部件相結(jié)合以從所述相鄰部件中吸收阻止轉(zhuǎn)動的摩擦阻力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動閥間隙調(diào)節(jié)器，其特征在于螺旋部件上及殼體中的每個螺紋的側(cè)面相對于與螺旋螺紋的軸線垂直的直線以30°角度傾斜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的調(diào)節(jié)器，其特征在于螺旋部件的暴露端用于與下述部分之一中的所述相鄰部件相接觸(a)環(huán)線(b)環(huán)形區(qū)域(c)薄錐臺的彎曲表面區(qū)域(d)球體的薄切片的彎曲表面的區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的調(diào)節(jié)器，其特征在于在與b、c或d中的所述相鄰部件相接觸的情況下，接觸區(qū)域近似為線性接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的調(diào)節(jié)器，其特征在于所述接觸線或區(qū)域的直徑大于調(diào)節(jié)器中的螺旋螺紋的平均直徑。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的調(diào)節(jié)器，包括彈簧裝置，該彈簧裝置作用在螺旋部件上以迫使其軸向運動出所述殼體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的調(diào)節(jié)器，其特征在于；所述彈簧裝置通過一個具有球端的部件作用在殼體中的螺旋部件的端部上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一權(quán)利要求所述的調(diào)節(jié)器，其特征在于所述螺旋部件受到油壓的作用而迫使其軸向運動出所述殼體。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的調(diào)節(jié)器，其特征在于布置鄰接裝置，當(dāng)將螺旋部件旋擰入殼體中到一個內(nèi)部位置時，鄰接裝置可在螺旋部件和殼體之間運行，從而在螺旋部件、殼體和鄰接裝置之間產(chǎn)生足夠大的摩擦力以抵抗彈簧裝置的作用力而將螺旋部件保持在所述內(nèi)部位置中。
10.一種閥間隙調(diào)節(jié)器，包括具有內(nèi)螺旋螺紋的殼體；從殼體的一開口端延伸入其中的一個螺旋部件，該螺旋部件具有與殼體中的螺旋相接合的外螺旋螺紋；彈簧裝置，該彈簧裝置在其縱軸線方向上作用在螺旋部件上；螺旋部件和殼體的螺旋螺紋相配合，這種結(jié)構(gòu)使螺旋部件在彈簧裝置的作用下轉(zhuǎn)動并運動出殼體；其中布置鄰接裝置，當(dāng)將螺旋部件旋擰入殼體中到一個內(nèi)部位置時，鄰接裝置可在螺旋部件和殼體之間運行，從而在螺旋部件、殼體和鄰接裝置之間產(chǎn)生足夠大的摩擦力以抵抗彈簧裝置的作用力而將螺旋部件保持在所述內(nèi)部位置中。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的調(diào)節(jié)器，其特征在于所述鄰接裝置包括一個處于殼體內(nèi)的肩部，該肩部可由螺旋部件的一個最內(nèi)端面來接合。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的調(diào)節(jié)器，其特征在于所述肩部由殼體提供。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的調(diào)節(jié)器，其特征在于所述肩部由布置在殼體中的一個部件提供。
14.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的調(diào)節(jié)器，其特征在于所述螺旋部件具有可與殼體的一個端面相接合的一個鄰接結(jié)構(gòu)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的調(diào)節(jié)器，其特征在于所述鄰接結(jié)構(gòu)包括布置在螺旋部件上且處于其端部之下的一個柱環(huán)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的調(diào)節(jié)器，其特征在于所述柱環(huán)用于保持螺旋部件以將其旋擰入殼體中。
17.根據(jù)權(quán)利要求9至16中任一權(quán)利要求所述的調(diào)節(jié)器，其特征在于螺旋部件適合由一個工具來接合以將其旋擰入殼體中，并使所述鄰接裝置處于運行狀態(tài)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的調(diào)節(jié)器與接合的所述工具的組合。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的組合，其特征在于所述工具與螺旋部件的端部摩擦接合。
20.包括有根據(jù)權(quán)利要求1至17中任一權(quán)利要求所述的自動閥間隙調(diào)節(jié)器的一種閥操作機構(gòu)，該操作機構(gòu)布置在機構(gòu)的相應(yīng)的部件之間以收縮其間的間隙。
21.包括有根據(jù)權(quán)利要求20所述的多個閥操作機構(gòu)的一種內(nèi)燃機。
22.一種參考附圖中的圖5至7或17而基本上按上述內(nèi)容所述的一種自動閥間隙調(diào)節(jié)器。
23.此處所描述的和/或附圖中所顯示的任何新穎的特征或新穎特征的組合。
全文摘要
一種自動閥間隙調(diào)節(jié)器，包括一個具有內(nèi)螺紋的殼體(1)；一個具有外螺紋且延伸入殼體中的螺旋部件(3)；螺旋部件(3)的螺旋螺紋(4)具有與殼體的內(nèi)螺紋(2)的螺紋形式互補的外螺紋形式，且二者以預(yù)定的軸向間隙相配合，所述螺紋為不規(guī)則的形式且在軸向截面中對稱并對軸向中的運動施加同樣的摩擦阻力；其中螺旋螺紋的側(cè)角、螺旋角及其起始數(shù)目是經(jīng)選擇的以保證螺旋部件在殼體中端部上施加的軸向力的作用下能夠單獨地轉(zhuǎn)動及軸向運動出殼體；所述螺旋的暴露端(7)與一個相鄰部件相結(jié)合以從所述相鄰部件中吸收阻止轉(zhuǎn)動的摩擦阻力。
文檔編號F01L1/24GK1422359SQ01806118
公開日2003年6月4日 申請日期2001年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月2日
發(fā)明者彼得·約翰·吉爾 申請人:米克基奇尼專業(yè)產(chǎn)品有限公司