一種帶液壓挺柱的驅動器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種帶液壓挺柱的驅動器，包括驅動器殼體、驅動缸、第一活塞、第二活塞、活塞桿及液壓挺柱，其中，所述液壓挺柱進一步包括：挺柱柱塞、挺柱體、挺柱高壓腔、挺柱進流道、泄流道、挺柱單向閥及柱塞回位彈簧。本發(fā)明揭示的帶液壓挺柱的驅動器包含一種優(yōu)化的液壓挺柱設計，在空間尺寸、高壓腔壓力及成本上有比較好的綜合優(yōu)勢，尤其適用于可變氣門驅動器的氣門間隙控制。液壓挺柱組合在驅動器的驅動缸壁及兩個活塞之間，其中的挺柱體分為由第一活塞充當?shù)耐χw端部及由驅動缸壁充當?shù)耐χw壁，因此挺柱高壓腔可以與驅動缸有同樣足夠大的直徑來降低挺柱高壓腔的內(nèi)部高壓，以保證正常的配氣功能、較小的噪音及合理的壽命；同時省去額外的挺柱體壁結構，減少了額外的高精度配合結構，降低制造成本。
【專利說明】一種帶液壓挺柱的驅動器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明是有關于一種驅動機的控制技術，且特別是有關于一種帶液壓挺柱的驅動器，此驅動器特別適用于發(fā)動機可變氣門驅動器，其中的氣門可以是發(fā)動機傳統(tǒng)的進氣門及排氣門，也可以是專門用于控制氣體狀燃料的裝置。
【背景技術】
[0002]人們正在使用及開發(fā)各種可變氣門系統(tǒng)來有效控制氣門的正時和升程，來改善發(fā)動機的性能、燃油經(jīng)濟性、噴射和其他特性。根據(jù)控制的裝置或驅動器，這些系統(tǒng)主要地可以分成機械的、電液的(electrohydraulic)和電磁(electromagnetic)形式。根據(jù)控制的范圍，可以分成可變氣門升程和正時、可變氣門正時和可變氣門升程的形式。它們也可以分成帶凸輪(cam-based)及無凸輪(camless)的形式。這些可變氣門系統(tǒng)的設計也需要考慮氣門間隙的控制，以保證正常的配氣功能、較小的噪音及合理的壽命。
[0003]當氣門處于關閉狀態(tài)時，氣門與傳動件之間的間隙稱為氣門間隙。由于零部件的熱脹冷縮、磨損、加工積累誤差等原因，理想的零間隙是不可能的；而負間隙會造成氣門與氣門座關閉不嚴，從而產(chǎn)生漏氣現(xiàn)象。不少現(xiàn)代內(nèi)燃機配氣機構采用液壓挺柱來控制氣門間隙，保證在整個內(nèi)燃機使用壽命內(nèi)及不同工況下，每一個氣門在入座的瞬間，有一個較小的氣門間隙。間隙太大會造成噪音、甚至壽命等問題。
[0004]比如中國專利申請201310120949.0及201310163910.7中展示的無凸輪可變氣門
系統(tǒng)分別采用了液壓挺柱來控制氣門間隙，其中還有把液壓挺柱組合在驅動器活塞中的較佳實施例。
[0005]液壓挺柱通常包含挺柱柱塞、挺柱體及兩者之間的挺柱高壓腔。在氣門開關動作過程中，挺柱高壓腔的液體通常會產(chǎn)生瞬態(tài)的高壓。此高壓的值與液壓挺柱傳遞的力成正t匕，與挺柱柱塞的橫截面成反比。挺柱高壓腔周邊的部件需要能在結構強度上承受此高壓。
[0006]中國專利申請201310163910.7展示了一種液壓挺柱與活塞組合的可能設計或實施例，其中的挺柱柱塞的一部分可滑動地內(nèi)置于挺柱體內(nèi)，挺柱柱塞的端部與挺柱體之間形成了挺柱高壓腔，通常要保證挺柱體內(nèi)腔有足夠大的直徑來降低內(nèi)部的高壓，而且挺柱體的外壁有足夠的厚度來保證其結構壽命，在這實施例中，挺柱體的內(nèi)徑與外壁是疊加的。同時，為了無凸輪可變氣門驅動器的快速性及低能耗，在設計范圍內(nèi)，驅動器的活塞要盡量小或緊湊。
[0007]綜上所述，優(yōu)化組合在活塞中的液壓挺柱對可變氣門驅動器有非常大的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明主要解決的技術問題是提供一種帶液壓挺柱的驅動器，其中的液壓挺柱設計在空間尺寸及高壓腔壓力上有比較好的綜合優(yōu)勢，而且至少減少一對高精度配合面以降低加工成本，尤其適用于可變氣門驅動器。簡單地說:該液壓挺柱組合在驅動器的驅動缸壁及兩個活塞之間，而且傳統(tǒng)上一體的挺柱體結構分成相對滑動的由第一活塞充當?shù)耐χw端部和由驅動缸壁來充當?shù)耐χw壁。在驅動缸直徑根據(jù)驅動需求設定的前提下，不需要再內(nèi)置一個挺柱體壁(由驅動缸壁替代，減少一對高精度配合面)，保證了挺柱高壓腔的內(nèi)徑及橫截面積最大化，如此在同樣氣門推力的情況下降低了挺柱高壓腔內(nèi)部壓力，以保證正常的配氣功能、較小的噪音及合理的壽命。
[0009]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的一個技術方案是:提供一種帶液壓挺柱的驅動器，包括
驅動器殼體；
驅動缸，在所述驅動器殼體中，限定具有第一和第二方向的縱向軸線，并在其第一方向和第二方向的兩端分別具有驅動缸第一端部和驅動缸第二端部，在其徑向具有驅動缸壁；第一活塞和第二活塞，能滑動地沿第二方向分別內(nèi)置于所述驅動缸中，所述第一活塞在其第一和第二方向的兩端分別具有第一活塞上端面和第一活塞下端面，第二活塞在其第一和第二方向的兩端分別具有第二活塞上端面和第二活塞下端面；
活塞桿，能操作地連接于所述第二活塞下端面 '及 液壓挺柱，所述液壓挺柱進一步包括:
挺柱柱塞，由所述第二活塞充當；
挺柱體，由所述第一活塞和所述驅動缸壁充當；
挺柱高壓腔，在徑向以所述驅動缸壁為邊界，在軸向分別以所述第一活塞下端面及所述第二活塞上端面為邊界；
挺柱進流道，以提供所述挺柱高壓腔與低壓流道之間的流體連通；
泄流道，以提供所述挺柱高壓腔向外泄漏的通道；
挺柱單向閥，以控制從所述挺柱進流道至所述挺柱高壓腔的單向流動；及 柱塞回位彈簧，設置于所述第一活塞和第二活塞之間。
[0010]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述的帶液壓挺柱的驅動器還包括彈簧系統(tǒng)和氣門，所述氣門進一步包括氣門桿，氣門桿一端與活塞桿能工作地連接，其中，所述彈簧系統(tǒng)經(jīng)過所述氣門桿作用于所述活塞桿。
[0011]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述泄流道進一步包括
第一泄流道，所述第一泄流道為所述挺柱柱塞與所述驅動缸壁之間的徑向間隙； 第二泄流道，所述第二泄流道為第一活塞與所述驅動缸壁之間的徑向間隙。
[0012]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述帶液壓挺柱的驅動器還包括
驅動缸第一腔，為驅動缸內(nèi)的、在所述驅動缸第一端部和所述第一活塞上端面之間的空間；
驅動缸第二腔，為在所述第二活塞下端面和所述驅動缸第二端部之間的空間；
第一端口，在所述驅動器殼體中，與所述驅動缸第一腔流體相連 '及 第一端口，在所述驅動器殼體中，與所述驅動缸第二腔流體相連。
[0013]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述的挺柱進流道進一步包括 軸向挺柱進流道，連通所述挺柱高壓腔 '及
徑向挺柱進流道，連通所述軸向挺柱進流道和所述驅動缸第二腔。
[0014]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述帶液壓挺柱的驅動器還包括驅動切換閥，所述驅動切換閥與所述第一端口流體相連，以控制工作液進出所述驅動缸第一腔。[0015]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述驅動切換閥進一步由一個驅動高壓切換閥及一個驅動低壓切換閥組成。
[0016]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述驅動切換閥的回流口與低壓流道流體連通，驅動切換閥的進流口與高壓流道流體連通，其中，所述第二端口直接流體連通至所述驅動切換閥的回流口，以形成差動功能。
[0017]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述帶液壓挺柱的驅動器還包括動力內(nèi)口，所述動力內(nèi)口在所述驅動缸上，與所述第一端口和所述驅動缸第一腔流體相連。
[0018]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述帶液壓挺柱的驅動器還包括 至少一個第一槽口，設置在第一活塞的上部；
至少一個第二槽口，設置在第二活塞的下部。
[0019]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述帶液壓挺柱的驅動器還包括 第一腔補流單向閥，其輸出口流體連通于所述驅動缸第一腔；
節(jié)流裝置，流體連通于所述驅動缸第一腔，以助所述第一活塞接近所述驅動缸第一端部時的緩沖。
[0020]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述帶液壓挺柱的驅動器還包括至少一個通孔，所述至少一個通孔把所述第一腔補 流單向閥和所述節(jié)流裝置連通至所述驅動缸第一腔。
[0021 ] 在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述節(jié)流裝置為可變節(jié)流裝置。
[0022]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述帶液壓挺柱的驅動器還包括
升程控制缸，在所述驅動器殼體中安置在第二活塞的下部，從所述驅動缸向第二方向延伸，并在其第一和第二方向的兩端分別具有升程控制缸第一端部和升程控制缸第二端部;
升程控制套，在所述升程控制缸內(nèi)，能滑動于所述升程控制缸第一端部和所述升程控制缸第二端部之間，并在其第一和第二方向的兩端分別具有升程控制套第一端部和升程控制套弟~^而部。
[0023]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述帶液壓挺柱的驅動器還包括
升程控制腔，為所述升程控制缸第二端部和所述升程控制套第二端部之間的流體空
間；
升程控制口，與所述升程控制腔流體相連。
[0024]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述帶液壓挺柱的驅動器還包括升程切換閥，所述升程切換閥與所述升程控制腔流體相連，以控制所述升程控制套在所述升程控制缸第一端部和所述升程控制缸第二端部之間的切換，由此控制所述帶液壓挺柱的驅動器在小升程和大升程之間的切換。
[0025]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述升程切換閥是常開的兩位三通閥。
[0026]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的帶液壓挺柱的驅動器，是一種優(yōu)化的液壓挺柱設計，在空間尺寸及高壓腔壓力上有比較好的綜合優(yōu)勢，尤其適用于可變氣門驅動器，其中，液壓挺柱組合在驅動器的兩個活塞之間，通過液壓挺柱來控制氣門間隙，同時保證了挺柱高壓腔有足夠大的直徑來降低內(nèi)部的高壓，以保證正常的配氣功能、較小的噪音及合理的壽命。
[0027]上述說明僅是本發(fā)明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉實施例，并配合附圖，詳細說明如下。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖，其中:
圖1是本發(fā)明的帶液壓挺柱的驅動器一較佳實施例的結構示意圖；
圖2是本發(fā)明的帶液壓挺柱的驅動器另一較佳實施例的結構示意圖；
附圖中的標記為:1、驅動器殼體，2、驅動缸,3、第一活塞,4、第二活塞,5、活塞桿、6、液壓挺柱，7、彈簧系統(tǒng)，8、氣門，9、驅動切換閥，10、第一腔補流單向閥，11、通孔，12、驅動缸壁(也是挺柱體壁)，20、節(jié)流裝置，21、驅動缸第一端部，22、驅動缸第二端部，23、驅動缸第一腔，24、驅動缸第二腔，25、第一端口，26、第二端口，27、動力內(nèi)口，28、第一緩沖區(qū)，29、第二緩沖區(qū)，30、升程控制缸，31、第一活塞上端面，32、第一活塞下端面，33、第一槽口，40、升程控制套，41、第二活塞上端面，42、第二活塞下端面，43、第二槽口，50、升程控制腔，60、升程切換閥，61、挺柱柱塞，62、挺柱體端部，63、挺柱高壓腔，64、軸向挺柱進流道，65、徑向挺柱進流道，66、挺柱單向閥，67、柱塞回位彈簧，68、第一泄流道，69、第二泄流道，70、升程控制口，71、氣門彈簧座，72、氣門回位彈簧，73、氣門導管，74、缸蓋體，80、油箱，81、氣門桿，82、氣門頭，83、氣門座，301、升程控制缸第一端部，302、升程控制缸第二端部，401、升程控制套第一端部，402、升程控制套第二端部，S、升程，S1、小升程；S2、大升程；Xf7、流道。
【具體實施方式】
[0029]下面將對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0030]本說明書中的術語“頂”及I底”或上”及二下”等方位用語只是用來表明驅動器各部分在圖中的相對位置，而不限制帶液壓挺柱的驅動器本身的安裝位置或方向。
[0031]如圖1所示，本發(fā)明第一較佳實施例的帶液壓挺柱的驅動器包括驅動器殼體I。在該驅動器殼體I中，設有驅動缸2、第一活塞3、第二活塞4、活塞桿5以及液壓挺柱6，
驅動缸2，在所述驅動器殼體I中，限定具有第一和第二方向的縱向軸線，沿附圖中從頂(或上)部至底(或下)部的方向為第二方向，沿附圖中從底(或下)部至頂(或上)部的方向為第一方向。并在其第一和第二方向(或上下)的兩端分別具有驅動缸第一端部21和驅動缸第二端部22，在其徑向有驅動缸壁12 ；
第一活塞3和第二活塞4，能滑動地沿第二方向分別內(nèi)置于所述驅動缸2中，所述第一活塞3在其第一和第二方向的兩端分別具有第一活塞上端面31和第一活塞下端面32，第二活塞4在其第一和第二方向的兩端分別具有第二活塞上端面41和第二活塞下端面42 ；活塞桿5，能操作地連接于所述第二活塞下端面42，與第二活塞4 一體或剛性相連或能操作地相連，由于活塞桿5的存在，第二活塞下端面42的面積比第二活塞上端面41的面積??；及
液壓挺柱6，所述液壓挺柱6進一步包括:
挺柱柱塞61，由所述第二活塞4充當；
挺柱體，進一步有挺柱體端部62 (由所述第一活塞3充當)和挺柱體壁(由所述驅動缸壁12充當)，這兩個相對滑動的部件來充當傳統(tǒng)上一體的挺柱體結構。在驅動缸直徑根據(jù)驅動需求已設定的前提下，不需要再內(nèi)置一個額外的挺柱體壁(由驅動缸壁替代，因此減少一對高精度配合面)，保證了挺柱高壓腔63的內(nèi)徑及橫截面積最大化，如此在同樣氣門推力的情況下降低了挺柱高壓腔63的內(nèi)部壓力，以保證正常的配氣功能、較小的噪音及合理的壽命；
挺柱高壓腔63，在徑向以驅動缸壁12為邊界，在軸向的第一方向和第二方向分別以第一活塞下端面32及第二活塞上端面41為邊界；
挺柱進流道，以提供所述挺柱高壓腔63與低壓流道之間的流體連通，比如在圖1中，挺柱進流道進一步包括連接所述挺柱高壓腔63的軸向挺柱進流道64及連通所述軸向挺柱進流道64和驅動缸第二腔24的徑向挺柱進流道65。
[0032]挺柱單向閥66，以控制從所述挺柱進流道至所述挺柱高壓腔63的單向流動；及 柱塞回位彈簧67，設置于所述第一活塞3和第二活塞4之間。
[0033]上述中，所述液壓挺柱6還包括泄流道，以提供挺柱高壓腔63向外泄漏的通道。泄流道可有不同的設計，在圖1中，所述泄流道的設計包括第一泄流道68和第二泄流道69 ；所述第一泄流道68為所述挺柱柱塞61與所述驅動缸壁12之間的徑向間隙，提供從挺柱高壓腔63至所述驅動缸第二腔24或第二端口 26的泄流通道；所述第二泄流道69為第一活塞3與所述驅動缸壁12之間的徑向間隙，提供從挺柱高壓腔63至驅動缸第一腔23或第一端口 25的泄流通道。
[0034]上述泄流通道中的泄漏流量一般與某些設計參數(shù)相關，比如，泄漏流量與間隙長度成反比，與間隙寬度或驅動缸壁周長成正比，與徑向間隙尺寸的三次方成正比，與工作液的粘度成反比，與泄流通道兩端的壓差成正比。一般需適當?shù)乜刂菩孤┝髁?，以便盡量在每次氣門打開的過程中，因泄漏引起的液壓挺柱壓縮量(即第一及第二活塞之間軸向靠攏的位移，也叫做氣門間隙)在一定范圍內(nèi)。比如，汽油內(nèi)燃機的目標氣門間隙一般在0.05mm至
0.1Omm 之間。
[0035]本發(fā)明中，所述的帶液壓挺柱的驅動器還包括與活塞桿5連接的彈簧系統(tǒng)7以及作為其負載的氣門8 (即發(fā)動機氣門或engine valve)。
[0036]其中，所述彈簧系統(tǒng)7包括氣門彈簧座71、氣門回位彈簧72、氣門導管73和缸蓋體74。所述氣門8包括氣門桿81、氣門頭82及氣門座83。氣門彈簧座71和氣門桿81 —端連接，氣門桿81另一端與氣門頭82連接。所述缸蓋體74位于氣門彈簧座71和氣門頭82之間，氣門導管73套裝于缸蓋體74上。氣門桿81從氣門導管73中穿過，所述氣門回位彈簧72套裝在氣門桿81上并同時由缸蓋體74和氣門彈簧座71支撐。
[0037]上述中，所述彈簧系統(tǒng)7也可被其它驅動器回位機構(圖1中未顯示)替代，比如具有類似回位功能的氣動彈簧(圖1中未顯示)。它們的力作用點可在氣門桿81上(即間接地作用在活塞桿5上)，也可直接地在活塞桿5上(圖1中未顯示)。[0038]進一步地，所述帶液壓挺柱的驅動器還包括:
驅動缸第一腔23，為驅動缸2內(nèi)的、在所述驅動缸第一端部21和所述第一活塞上端面31之間的空間；
驅動缸第二腔24，為在所述第二活塞下端面42和所述驅動缸第二端部22之間的空
間；
第一端口 25，在所述驅動器殼體I中，與所述驅動缸第一腔23流體相連；
第二端口 26，在所述驅動器殼體I中，與所述驅動缸第二腔24流體相連；
動力內(nèi)口 27，在所述驅動缸2上，與所述第一端口 25和所述驅動缸第一腔23流體相
連；
至少一個第一槽口 33，設置在第一活塞3的上部，如果多于一個的話，最好沿圓周均勻或對稱分布，以利流動及壓力分布的對稱性；以及
至少一個第二槽口 43，設置在第二活塞4的下部，如果多于一個的話，最好沿圓周均勻或對稱分布，以利流動及壓力分布的對稱性。
[0039]上述中，動力內(nèi)口 27是可選擇的，它的作用是在第一端口 25與驅動缸第一腔23之間提供過渡流道。動力內(nèi)口 27可采用圖1中所示的沉割槽的結構形式，以便流體流動能沿驅動缸周邊較為平衡地分布，減少流動阻力及側向力。
[0040]驅動缸第一腔23在動力內(nèi)口 27的上沿和驅動缸第一端部21之間的部分為第一緩沖區(qū)28。當?shù)谝换钊?進入第一緩沖區(qū)28時，第一緩沖區(qū)28內(nèi)的流體無法直接或暢通地經(jīng)過第一端口 25排出而形成緩沖效果。
[0041]同樣，驅動缸第二腔24與第二端口 26的連通處也可象圖1所示的那樣包含有沉割槽的結構形式，以便流體流動能沿驅動缸周邊較為平衡地分布，減少流動阻力及側向力。在此沉割槽下邊至驅動缸第二端部22之間的部分為第二緩沖區(qū)29。當?shù)诙钊?進入第二緩沖區(qū)29時，第二緩沖區(qū)29內(nèi)的流體無法直接或暢通地經(jīng)過第二端口 26排出而造成緩沖效果。
[0042]當?shù)谝换钊?和第二活塞4分別進入第一緩沖區(qū)28及第二緩沖區(qū)29時，第一槽口 33和第二槽口 43分別提供逐步的流體釋放及減速功能。第一槽口 33和第二槽口 43的形狀可以是傳統(tǒng)的三角槽，也可以其它較為優(yōu)化的形狀。第一槽口 33也可以由設置在動力內(nèi)口 27上部邊緣的至少一個槽口(圖中未示)來代替。第二槽口 43也可以由設置在第二緩沖區(qū)29側壁上的至少一個槽口(圖中未示)來代替。
[0043]進一步的，所述帶液壓挺柱的驅動器還包括:
驅動切換閥9，所述驅動切換閥9與所述第一端口 25流體相連，以控制工作液進出所述驅動缸第一腔23 ；
第一腔補流單向閥10，其輸出口流體連通于所述驅動缸第一腔23 ；
節(jié)流裝置20，流體連通于所述驅動缸第一腔23，以助所述第一活塞3接近所述驅動缸第一端部21時的緩沖，所述節(jié)流裝置20也可設計成可變節(jié)流裝置；以及
兩個通孔11，分別連接第一腔補流單向閥10和節(jié)流裝置20，并安裝于驅動缸第一端部21的上部。
[0044]所述驅動切換閥9的回流口與低壓流道PL流體連通，驅動切換閥9的進流口與高壓流道PH流體連通，其中，所述第二端口 26直接流體連通至所述驅動切換閥9的回流口，以形成差動功能。
[0045]第一腔補流單向閥10的輸出口及節(jié)流裝置20，通過兩個通孔11分別與第一緩沖區(qū)28連通；也可合用一個通孔11，甚至省去通孔11直接地連通。第一腔補流單向閥10的輸入口及節(jié)流裝置20的另一端通過流道X3及流道Xl連接至驅動切換閥9。節(jié)流裝置20為第一緩沖區(qū)28提供可控的或被限制的出流，以幫助實現(xiàn)第一活塞3進入第一緩沖區(qū)28時的緩沖功能。但由于它節(jié)流功能的雙向性，節(jié)流裝置20也阻礙第一活塞3快速地離開第一緩沖區(qū)28。為了彌補節(jié)流裝置20在氣門打開時的缺陷，與之并聯(lián)的第一腔補流單向閥10可幫助實現(xiàn)通暢的進流。由于它的單向性，第一腔補流單向閥10不會在第一活塞3進入第一緩沖區(qū)28時放流及干涉節(jié)流裝置20的節(jié)流功能。
[0046]圖1所示的驅動切換閥9是常閉式兩位三通閥。所謂“三通”表示它有三個閥口，其輸出口(也可叫做工作口或A 口)經(jīng)過流道Xl與第一端口 25相通，其回流口經(jīng)過流道X4(或叫做驅動切換閥回流路)與低壓通道PL相通，其進流口經(jīng)過流道X5 (或叫做進流路)與高壓流道PH相通。高壓流道PH本身一般源自某一液壓泵，通常再附加壓力控制結構，甚至再加蓄能功能。所謂“兩位”表示它有兩個工作位置或狀態(tài):開啟位置及關閉位置。圖1所示的是閥的關閉位置，它根據(jù)其示意符號右位的流通邏輯控制三個閥口的連接關系；其中進流口被隔斷(故稱關閉位置)，工作口只能與回流口相通。與之相反的是開啟位置(圖中未示)，它根據(jù)其示意符號左位的流通邏輯控制三個閥口的連接關系；其中進流口與工作口相通(故稱開啟位置)，而回流口被隔斷。所謂“常閉”(normally-closed)表示此閥或它的電磁線圈在不通電時(即默認或常態(tài)位置)是關閉的(圖1表示的狀態(tài))，而通電時(即非常態(tài)時)處于開啟位置。上述中，所述驅動切換閥9的兩位三通結構也可進一步由一個兩位二通驅動高壓切換閥(圖未視)及一個兩位二通驅動低壓切換閥(圖未視)的組合來替代。其中的兩位二通驅動高壓切換閥控制流道Xl與高壓流道PH的開關狀態(tài)，而兩位二通驅動低壓切換閥控制流道Xl與低壓通道PL的開關狀態(tài)。
[0047]驅動切換閥9在圖1所示的關閉位置時，第一端口 25向低壓流道PL排工作液；當驅動切換閥9在左位時(圖未視)，高壓流道PH向第一端口 25供工作液。流道X4在中途經(jīng)過流道X2與第二端口 26相通。因此，第二端口 26直接與驅動切換閥回流路相通，以此，驅動缸2形成了一個有效的差動機制。當高壓流道PH經(jīng)過流道X5、X1及X3給驅動缸第一腔23進工作液時，驅動缸第二腔24經(jīng)過第二端口 26、流道X2及流道X4往低壓流道PL排工作液。當驅動缸第一腔23經(jīng)過流道Xl及X4等往低壓流道PL排工作液時，部分工作液從流道X4分出、經(jīng)過流道X2給驅動缸第二腔24補工作液。
[0048]圖1中，氣門頭82正好接觸氣門座83，處于關閉狀態(tài)。圖中標號S表示升程。
[0049]工作原理
(I)保持氣門關閉狀態(tài):如圖1所示，驅動切換閥9保持在關閉狀態(tài)，驅動缸第一腔23和第二腔24均與低壓流道PL流體連通。第一活塞上端面31及第二活塞下端面42上均沒有大的液壓力。主要由于氣門復位彈簧72的向上驅動力，氣門8已入座(即氣門頭82貼著氣門座83)。柱塞回位彈簧67保持對第一活塞3 (也是挺柱體端部62)及第二活塞4 (也是挺柱柱塞61)的推力，活塞桿5保持與氣門桿81的接觸；第一活塞3基本到達其頂部位置，第一活塞上端面31接近并接觸驅動缸第一端部21。期間，挺柱高壓腔63的壓力接近或小于低壓PL，挺柱單向閥66保證給挺柱高壓腔63補充工作液。[0050](2)打開氣門:驅動切換閥9切換至開啟狀態(tài)(圖1中未示)，驅動缸第一腔23開始與高壓流道PH流體連通，驅動缸第二腔24保持與低壓流道PL的流體連通，第一活塞上端面31開始有大的液壓力作用，第一活塞3開始向下運動；同時挺柱高壓腔63的壓力開始升高，關閉挺柱單向閥66，第一活塞3上的液壓力也通過高壓腔63向下傳遞給第二活塞4，并依次進一步傳遞給活塞桿5、氣門桿81及氣門頭82，這些部件開始時逐步加速。同時氣門復位彈簧72的向上驅動力試圖抵制向下的運動，抵制力也隨著氣門的位移增加而增加，因此氣門在整個開啟過程中會一般會經(jīng)歷先加速、后加速的過程。直至最后液壓推力與氣門復位彈簧72的力達到平衡或者第二活塞4到達驅動缸第二端部22，氣門開啟過程結束。期間，在高壓下，挺柱高壓腔63內(nèi)的少許液體會通過第一泄流道68和第二泄流道69向外泄漏，少量地減短挺柱高壓腔63的長度。另外，在第一活塞3走出第一緩沖區(qū)28前，第一槽口 33及節(jié)流裝置20不能允許足夠的流量；此時，第一腔補流單向閥10會打開進行補流功能。還有，當?shù)诙钊?進入第二緩沖區(qū)29后，第二槽口 43提供逐步的流體釋放及減速功能。
[0051](3)保持氣門的打開狀態(tài):驅動切換閥9保持在開啟狀態(tài)(圖1中未示)，驅動缸第一腔23保持與高壓流道PH流體連通，驅動缸第二腔24保持與低壓流道PL的流體連通，由此保持氣門的打開狀態(tài)。期間，在高壓下，挺柱高壓腔63繼續(xù)向外少量地泄漏。具體氣門保持打開狀態(tài)的時間由內(nèi)燃機的要求(如進氣量或排氣量)和工況而定。在某些工況下，可能不需保持時間。
[0052](4)關閉氣門:驅動切換閥9切換回關閉狀態(tài)，驅動缸第一腔23回到與低壓流道PL的流體連通。第一活塞上端面31及第二活塞下端面42上均沒有大的液壓力。在氣門復位彈簧72的向上驅動力下，氣門8、第二活塞4以及第一活塞3開始向上運動，直至氣門8入座(即氣門頭82開始接觸氣門座83)。期間，挺柱高壓腔63有與氣門復位彈簧力幾乎成正比的壓力，因此繼續(xù)向外少量地泄漏。當?shù)谝换钊?進入第一緩沖區(qū)28后，第一槽口 33及節(jié)流裝置20提供逐步的流體釋放及減速功能，而第一腔補流單向閥10保持關閉狀態(tài)。
[0053](5)氣門入座之后:在氣門剛入座的瞬間，由于泄漏累積，挺柱高壓腔63的容積變小了或長度變短了，因此第一活塞上端面31離驅動缸第一端部21還有一點距離，即氣門間隙。氣門入座后，在柱塞回位彈簧67的作用下，第一活塞3繼續(xù)向上移動直至氣門間隙為零。期間，挺柱單向閥66給挺柱高壓腔63補足所需的工作液。
[0054]此外，本發(fā)明中的彈簧系統(tǒng)7可為具有相同、相當或類似功能的其他結構，比如氣動彈簧(圖中未顯示)，來實現(xiàn)帶液壓挺柱的驅動器回位機構的功能，此處不再一一列舉。此夕卜，本發(fā)明中各種切換閥不限于上述切換閥的結構、組合或控制形式，可由其它結構、組合或控制形式來代替。
[0055]本發(fā)明中，同一驅動切換閥9也可同時控制至少兩個帶液壓挺柱的驅動器(圖中未示)，該驅動切換閥9的工作口和回流口分別與所有被控制帶液壓挺柱的驅動器的第一端口 25和第二端口 26相連。比如在一個發(fā)動機氣缸上，同一驅動切換閥9可同步控制兩個進氣門或兩個排氣門的帶液壓挺柱的驅動器。
[0056]如圖2所示，另一較佳實施例中，本發(fā)明中上述所述的帶液壓挺柱的驅動器還進一步包括升程控制缸30、升程控制套40、升程控制腔50、升程切換閥60以及升程控制口 70等用于升程控制的結構。[0057]升程控制缸30，在所述驅動器殼體I中安置在第二活塞4的下部，從所述驅動缸2向第二方向延伸，并在其第一和第二方向的兩端分別具有升程控制缸第一端部301和升程控制缸第二端部302。
[0058]升程控制套40，在所述升程控制缸30中能滑動于所述升程控制缸第一端部301和所述升程控制缸第二端部302之間，并在其第一和第二方向的兩端分別具有升程控制套第一端部401和升程控制套第二端部402。
[0059]升程控制腔50，為所述升程控制缸第二端部302和所述升程控制套第二端部402之間及其附近相通的流體空間，該升程控制腔50中的壓力作用于升程控制套第二端部402以控制升程控制套40的位置。
[0060]升程控制口 70，與所述升程控制腔50流體相連。
[0061]升程切換閥60，與所述升程控制腔50流體相連，以控制所述升程控制套40在所述升程控制缸第一端部301和所述升程控制缸第二端部302之間的切換，由此控制所述帶液壓挺柱的驅動器在小升程SI和大升程S2之間的切換。
[0062]升程控制套40中的升程控制套第一端部401設有深度的凹槽為第二緩沖區(qū)29。當?shù)诙钊?進入第二緩沖區(qū)29時，第二緩沖區(qū)29內(nèi)的流體無法直接或暢通地經(jīng)過第二端口 26排出而造成緩沖效果。
[0063]驅動缸2上下分別有驅動缸第一端部21和驅動缸第二端部22。其中，驅動缸第二端部22是設在第二緩沖區(qū)29的底部，它隨著升程控制套40浮動。在驅動缸2中，具有由驅動缸第一端部21和第一活塞上端面31限定的驅動缸第一腔23和由驅動缸第二端部22和第二活塞下端面42限定的驅動缸第二腔24。
[0064]圖2所示的升程切換閥60是常閉式兩位三通閥。所謂“三通”表示它有三個閥口，其工作口經(jīng)過流道X6及升程控制口 70與升程控制腔50相通；其回流口與油箱80相通實現(xiàn)回流功能；其進流口經(jīng)過流道X7與高壓流道PH相通。所謂“兩位”表示它有兩個工作位置或狀態(tài):開啟位置及關閉位置。圖2所示的是閥的關閉位置，它根據(jù)其示意符號左邊的流通邏輯控制三個閥口的連接關系；其中進流口被隔斷(故稱關閉位置)，工作口只能與回流口相通。與之相反的是開啟位置(圖中未示)，它根據(jù)其示意符號右邊的流通邏輯控制三個閥口的連接關系；其中進流口與工作口相通(故稱開啟位置)，而回流口被隔斷。所謂“常閉”(normally-closed)表示此閥或它的電磁線圈在不通電時(也稱默認位置)是關閉的(圖2表示的狀態(tài))，而通電時處于開啟位置。
[0065]為了實現(xiàn)氣門小升程，升程切換閥60通電，其閥口狀態(tài)與圖2所示的相反，提供高壓于升程控制腔50，以驅動升程控制套40至第一位置，即，升程控制套第一端部401頂著升程控制缸第一端部301。在圖2中，驅動切換閥9處于關閉狀態(tài)，第一端口 25接低壓，第一活塞上端面31上沒有大的流體壓力，因此氣門8在彈簧力的主宰下處于關閉狀態(tài)。如果驅動切換閥9切換至其開啟狀態(tài)(圖2未示)，第一端口 25接高壓通道PH，第一活塞上端面31上有足夠大的流體壓力來克服彈簧力而打開氣門8。氣門8的開度等于小升程SI，即第二活塞下端面42從其在圖中氣門8關閉時位置至在氣門小升程打開時位置的距離。第一活塞3和第二活塞4的行程受到升程控制套40的限制。在設計上，升程控制套第二端部402的面積理想地應該足夠大，保證該面積上在高壓下的流體壓力與來自彈簧系統(tǒng)7的彈簧力(兩者均是向上的)的合力足以克服向下合力，以便升程控制套40保持其控制位置而不松動。該向下合力包括:第一活塞上端面31上在高壓下的流體壓力，升程控制套第一端部401在低壓下的流體壓力，以及第二活塞4快速進入第二緩沖區(qū)29時在驅動缸第二端部22產(chǎn)生的瞬態(tài)力。在設計上，也可僅保證向上的合力只夠克服靜態(tài)的向下合力，允許升程控制套40有瞬態(tài)的向下松動，由此氣門8的小升程運動有瞬態(tài)的超調(diào)。圖2中，氣門頭82正好接觸氣門座83,處于關閉狀態(tài)。圖中標號SI表不小升程以及S2表不大升程。
[0066]為了實現(xiàn)大升程，升程切換閥60在關閉狀態(tài)(圖2所示狀態(tài))，升程控制腔50連通于油箱80而大致處于大氣壓力，因此升程控制套第二端部402幾乎沒有流體壓力。而在升程控制套40上面的驅動缸第二腔23至少在一般情況下保持有一定的背壓。盡管該背壓遠低于高壓通道PH的壓力，但它能在升程控制套第一端部401上產(chǎn)生足夠的流體壓力，以把升程控制套40控制在第二位置，即，升程控制套第二端部402接觸升程控制缸第二端部302。當然，也可增加額外的鎖緊或彈簧復位裝置(圖中未示)來保證升程控制套40在第二位置。
[0067]除了上述大小升程切換功能或工作原理之外，圖2所示的帶液壓挺柱的驅動器與圖1所示的驅動器有基本相同的功能或工作原理，可通過切換驅動切換閥9來改變氣門的開關狀態(tài)。
[0068]在實施中，升程切換閥60也可以設計成常開的(圖2所示的設置相反)，該閥或它的電磁線圈不通電時升程控制腔50連通于高壓流道PH，以實現(xiàn)小升程。特別是當大部分工況是小升程時，實現(xiàn)小升程的默認位置設計可減少電磁線圈的總能耗。
[0069]升程切換閥60與驅動切換閥9共享一個高壓流道PH。在系統(tǒng)中，高壓流道PH的壓力是可以控制在一個固定的目標或設計值，也可以根據(jù)工況或需要進行可變的控制。比如，可以提高系統(tǒng)壓力來提高氣門開關速度；也可以變化系統(tǒng)壓力來補償流體粘溫特性引起的系統(tǒng)特性變化。
[0070]本發(fā)明中，同一升程切換控制閥60也可同時控制至少兩個帶液壓挺柱的驅動器，該升程切換控制閥60的工作口與所有被控制的帶液壓挺柱的驅動器的升程控制口 70相連。比如在一發(fā)動機中，同一升程切換控制閥60可控制所有進氣門或所有排氣門的帶液壓挺柱的驅動器，也可以控制所有進、排氣門的帶液壓挺柱的驅動器。
[0071]本發(fā)明中，不少流道(比如流道X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7)在結構上不一定是獨立于驅動器殼體I的，在各圖中所顯示的結構獨立性或獨立性的表象只是為了描述或示意的方便。如果需要，它們的任一個可以直接結合在驅動器殼體I中，這樣與其相連的端口匕如第一端口 25、第二端口 26或升程控制口 70)也會是與流道連續(xù)的部分，而不是人為的口子(port)。
[0072]本發(fā)明中的升程控制套40在第一位置和第二位置之間切換。在第一位置和第二位置時，帶液壓挺柱的驅動器可采用機械、機電、機液或機電液鎖定裝置(圖中未示)來幫助或取代上述液壓式升程控制，以穩(wěn)定升程控制套40，保證氣門8升程的精度。
[0073]本發(fā)明揭示的帶液壓挺柱的驅動器，可以用簡單的升程切換裝置實現(xiàn)兩個升程間的切換，且升程切換裝置由升程切換控制閥來控制，該控制是數(shù)字式的。該結構的簡單化的結構可保證應用中的可靠性及低成本。本發(fā)明中，氣門在開啟的位置是由升程控制套機械限位，因此氣門升程基本無超調(diào)，升程本身也比較精確。氣門升程的精確性直接影響到進排氣量的發(fā)動機燃燒過程的精確性，因此燃燒效率及排放質量。對升程超調(diào)的控制也可減小氣門與內(nèi)燃機活塞碰撞的可能性。
[0074]本發(fā)明揭示的帶液壓挺柱的驅動器是一種優(yōu)化的液壓挺柱設計，在空間尺寸及高壓腔壓力上有比較好的綜合優(yōu)勢，尤其適用于可變氣門驅動器，其中，液壓挺柱組合在驅動器的兩個活塞之間，通過液壓挺柱來控制氣門間隙，同時保證了挺柱高壓腔有足夠大的直徑來降低內(nèi)部的高壓，以保證正常的配氣功能、較小的噪音及合理的壽命。
[0075]可以理解，本發(fā)明所述的帶液壓挺柱的驅動器可用在氣門控制，也可以用在其他適用的場合。
[0076]以上所述，僅是本發(fā)明的實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術人員，在不脫離本發(fā)明技術方案范圍內(nèi)，當可利用上述揭示的技術內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案的范圍內(nèi)。
【權利要求】
1.一種帶液壓挺柱的驅動器，其特征在于，包括 驅動器殼體；驅動缸，在所述驅動器殼體中，限定具有第一和第二方向的縱向軸線，并在其第一方向和第二方向的兩端分別具有驅動缸第一端部和驅動缸第二端部，在其徑向具有驅動缸壁；第一活塞和第二活塞，能滑動地沿第二方向分別內(nèi)置于所述驅動缸中，所述第一活塞在其第一和第二方向的兩端分別具有第一活塞上端面和第一活塞下端面，第二活塞在其第一和第二方向的兩端分別具有第二活塞上端面和第二活塞下端面； 活塞桿，能操作地連接于所述第二活塞下端面 '及 液壓挺柱，所述液壓挺柱進一步包括: 挺柱柱塞，由所述第二活塞充當； 挺柱體，由所述第一活塞和所述驅動缸壁充當； 挺柱高壓腔，在徑向以所述驅動缸壁為邊界，在軸向分別以所述第一活塞下端面及所述第二活塞上端面為邊界； 挺柱進流道，以提供所述挺柱高壓腔與低壓流道之間的流體連通； 泄流道，以提供所述挺柱高壓腔向外泄漏的通道； 挺柱單向閥，以控制從所述挺柱進流道至所述挺柱高壓腔的單向流動；及 柱塞回位彈簧，設置于所述第一活塞和第二活塞之間。
2.根據(jù)權利要求1所述的帶液壓挺柱的驅動器，其特征在于，所述的帶液壓挺柱的驅動器還包括彈簧系統(tǒng)和氣門，所述氣門進一步包括氣門桿，氣門桿一端與活塞桿能工作地連接，其中，所述彈簧系統(tǒng)經(jīng)過所述氣門桿作用于所述活塞桿。
3.根據(jù)權利要求1所述的帶液壓挺柱的驅動器，其特征在于，所述泄流道進一步包括 第一泄流道，所述第一泄流道為所述挺柱柱塞與所述驅動缸壁之間的徑向間隙； 第二泄流道，所述第二泄流道為第一活塞與所述驅動缸壁之間的徑向間隙。
4.根據(jù)權利要求1所述的帶液壓挺柱的驅動器，其特征在于，所述帶液壓挺柱的驅動器還包括 驅動缸第一腔，為驅動缸內(nèi)的、在所述驅動缸第一端部和所述第一活塞上端面之間的空間； 驅動缸第二腔，為在所述第二活塞下端面和所述驅動缸第二端部之間的空間； 第一端口，在所述驅動器殼體中，與所述驅動缸第一腔流體相連 '及 第一端口，在所述驅動器殼體中，與所述驅動缸第二腔流體相連。
5.根據(jù)權利要求4所述的帶液壓挺柱的驅動器，其特征在于，所述的挺柱進流道進一步包括 軸向挺柱進流道，連通所述挺柱高壓腔；及 徑向挺柱進流道，連通所述軸向挺柱進流道和所述驅動缸第二腔。
6.根據(jù)權利要求4所述的帶液壓挺柱的驅動器，其特征在于，所述帶液壓挺柱的驅動器還包括驅動切換閥，所述驅動切換閥與所述第一端口流體相連，以控制工作液進出所述驅動缸第一腔。
7.根據(jù)權利要求6所述的帶液壓挺柱的驅動器，其特征在于，所述驅動切換閥進一步由一個驅動高壓切換閥及一個驅動低壓切換閥組成。
8.根據(jù)權利要求6或7所述的帶液壓挺柱的驅動器，其特征在于，所述驅動切換閥的回流口與低壓流道流體連通，驅動切換閥的進流口與高壓流道流體連通，其中，所述第二端口直接流體連通至所述驅動切換閥的回流口，以形成差動功能。
9.根據(jù)權利要求1所述的帶液壓挺柱的驅動器，其特征在于，所述帶液壓挺柱的驅動器還包括動力內(nèi)口，所述動力內(nèi)口在所述驅動缸上，與所述第一端口和所述驅動缸第一腔流體相連。
10.根據(jù)權利要求1所述的帶液壓挺柱的驅動器，其特征在于，所述帶液壓挺柱的驅動器還包括 至少一個第一槽口，設置在第一活塞的上部； 至少一個第二槽口，設置在第二活塞的下部。
11.根據(jù)權利要求1所述的帶液壓挺柱的驅動器，其特征在于，所述帶液壓挺柱的驅動器還包括 第一腔補流單向閥，其輸出口流體連通于所述驅動缸第一腔； 節(jié)流裝置，流體連通于所述驅動缸第一腔，以助所述第一活塞接近所述驅動缸第一端部時的緩沖。
12.根據(jù)權利要求11所述的帶液壓挺柱的驅動器，其特征在于，所述帶液壓挺柱的驅動器還包括至少一個通孔 ，所述至少一個通孔把所述第一腔補流單向閥和所述節(jié)流裝置連通至所述驅動缸第一腔。
13.根據(jù)權利要求11所述的帶液壓挺柱的驅動器，其特征在于，所述節(jié)流裝置為可變節(jié)流裝置。
14.根據(jù)權利要求1-13之一所述的帶液壓挺柱的驅動器，其特征在于，所述帶液壓挺柱的驅動器還包括 升程控制缸，在所述驅動器殼體中安置在第二活塞的下部，從所述驅動缸向第二方向延伸，并在其第一和第二方向的兩端分別具有升程控制缸第一端部和升程控制缸第二端部; 升程控制套，在所述升程控制缸內(nèi)，能滑動于所述升程控制缸第一端部和所述升程控制缸第二端部之間，并在其第一和第二方向的兩端分別具有升程控制套第一端部和升程控制套弟~^而部。
15.根據(jù)權利要求14所述的帶液壓挺柱的驅動器，其特征在于，所述帶液壓挺柱的驅動器還包括 升程控制腔，為所述升程控制缸第二端部和所述升程控制套第二端部之間的流體空間； 升程控制口，與所述升程控制腔流體相連。
16.根據(jù)權利要求14所述的帶液壓挺柱的驅動器，其特征在于，所述帶液壓挺柱的驅動器還包括升程切換閥，所述升程切換閥與所述升程控制腔流體相連，以控制所述升程控制套在所述升程控制缸第一端部和所述升程控制缸第二端部之間的切換，由此控制所述帶液壓挺柱的驅動器在小升程和大升程之間的切換。
17.根據(jù)權利要求16所述的帶液壓挺柱的驅動器，其特征在于，所述升程切換閥是常開的兩位三通閥。
【文檔編號】F01L1/245GK103696822SQ201310712877
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月23日 優(yōu)先權日:2013年12月23日
【發(fā)明者】婁征 申請人:江蘇公大動力技術有限公司