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间隙调节器组件及用于间隙调节器组件的间隙调节器主体

申请号 CN201420705804.7 申请日 2014-09-29 公开(公告)号 CN204402603U 公开(公告)日 2015-06-17
申请人 伊顿公司; 发明人 P·K·古达洛尔; J·P·查普曼; G·L·乔那维克;
摘要 本实用新型涉及间隙调节器组件及用于间隙调节器组件的间隙调节器主体。间隙调节器组件包括间隙调节器主体和泄沉 柱塞 。间隙调节器主体包括外圆柱表面和内圆柱表面,所述内圆柱表面包括泄沉部和 盲孔 。泄沉柱塞抵靠所述泄沉部可滑动地接纳在所述内圆柱表面内。至少所述内圆柱表面的泄沉部包括采用亚临界 温度 工艺施加的防磨损表 面层 ,所述泄沉部维持处于在施加防磨损表面层之前存在的成形态。
权利要求

1.一种用于间隙调节器组件的间隙调节器主体,包括:
外圆柱表面;以及
内圆柱表面,该内圆柱表面具有泄沉部和盲孔
其特征在于,至少所述内圆柱表面的泄沉部包括采用亚临界温度工艺施加的防磨损表面层,并且所述泄沉部维持处于在施加防磨损表面层之前存在的成形态。
2.如权利要求1所述的间隙调节器主体,其特征在于,所述外圆柱表面和所述内圆柱表面中的至少一者的大部分表面通过亚临界温度工艺进行改性,所述亚临界温度工艺为素体氮共渗、物理气相沉积化学气相沉积中的其中一者。
3.如权利要求1所述的间隙调节器主体,其特征在于,所述内圆柱表面还包括柱塞架和设置在所述泄沉部和所述柱塞架之间的凹口。
4.一种间隙调节器组件,包括:
间隙调节器主体,该间隙调节器主体包括外圆柱表面和内圆柱表面,所述内圆柱表面包括泄沉部和盲孔;以及
泄沉柱塞,所述泄沉柱塞抵靠所述泄沉部可滑动地接纳在所述内圆柱表面内;
其特征在于,至少所述内圆柱表面的泄沉部包括采用亚临界温度工艺施加的防磨损表面层,所述泄沉部维持处于在施加防磨损表面层之前存在的成形态。
5.如权利要求4所述的间隙调节器组件,其特征在于,所述外圆柱表面的大部分表面和所述内圆柱表面的大部分表面包括防磨损表面层,并且所述外圆柱表面和所述内圆柱表面的大部分表面维持处于在施加防磨损表面层之前存在的成形态。
6.如权利要求4所述的间隙调节器组件,其特征在于,所述内圆柱表面的大部分表面包括防磨损表面层,并且所述内圆柱表面的大部分表面的功能几何形状维持处于在施加防磨损表面层之前存在的成形态。
7.如权利要求4所述的间隙调节器组件,其特征在于,所述防磨损表面层还限定为具有小于四十微米的深度。

说明书全文

间隙调节器组件及用于间隙调节器组件的间隙调节器主体

[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2013年9月27日递交的No.61/883,625的美国专利申请和于2014年9月26日递交的No.62/056,049的美国专利申请的优先权。上述申请的公开内容以引用的方式并入本申请中。

技术领域

[0003] 本实用新型涉及一种液压或机械间隙调节器,更具体地,涉及间隙调节器组件及用于间隙调节器组件的间隙调节器主体。

背景技术

[0004] 多年以来,用于内燃机的液压或机械间隙调节器被用来消除在不同工况下发动机机构的构件之间的空隙或间隙。间隙调节器可以保持效率并且减少气门机构内的噪音和磨损。在一些示例中,液压间隙调节器能够通过柱塞下方的压腔室中收集到的液压流体辅助将来自于气门驱动凸轮能量传递到气门。
[0005] 本文中所提供的背景技术描述通常是为了示出本实用新型的内容。既不明确地也不隐含地承认在背景技术部分所描述的本实用新型的发明人所作的工作以及在提交申请时可能还不能作为现有技术说明书的各方面是针对本实用新型的现有技术。实用新型内容
[0006] 一种制造用于间隙调节器组件中的间隙调节器主体的方法可包括使间隙调节器主体成形为包括外圆柱表面和内圆柱表面的成形态(as-formed condition)。该内圆柱表面可具有泄沉部(leak down portion)和盲孔。该方法还可包括采用亚临界温度工艺将防磨损/耐磨损表面层至少施加到内圆柱表面的泄沉部上。该方法还可包括在施加防磨损表面层期间使泄沉部维持处于成形态。
[0007] 根据附加特征,成形可进一步限定为采用冷成形、冲压、拉延/拉拔金属注射成型、粉末金属烧结和切削加工中的其中一者来成形间隙调节器主体。成形还可进一步限定为使间隙调节器主体冷成形为具有功能几何形状的成形态。所述维持可然后进一步限定为在施加防磨损表面层期间使所述泄沉部的功能几何形状维持处于成形态。所述维持可进一步限定为在施加完防磨损表面层之后使所述泄沉部的功能几何形状维持处于成形态。
[0008] 根据其他的特征,所述施加可进一步限定为通过亚临界温度工艺将防磨损表面层至少施加到内圆柱表面的泄沉部上,所述工艺选自素体氮共渗、物理气相沉积化学气相沉积中的其中一者。该方法还可包括在成形之后和在施加防磨损表面层期间使间隙调节器主体的硬度保持低于防磨损表面层。所述维持还可包括在施加完防磨损表面层之后使所述泄沉部的功能几何形状维持处于成形态。所述维持还可包括在施加完防磨损表面层之后使内圆柱表面的大部分表面维持处于成形态。所述维持还可包括在施加完防磨损表面层之后使外圆柱表面的大部分表面维持处于成形态。所述维持还可包括在施加完防磨损表面层之后使外圆柱表面和内圆柱表面的大部分表面维持处于成形态。
[0009] 在其他特征中,该方法还可包括在施加防磨损表面层之前对间隙调节器主体进行退火以释放成形期间产生的应力。该方法还可包括在施加完防磨损表面层之后清洁间隙调节器主体以及在施加完防磨损表面层之后抛光间隙调节器主体。
[0010] 用于间隙调节器组件中的间隙调节器主体可包括外圆柱表面和内圆柱表面。内圆柱表面可具有泄沉部和盲孔。至少内圆柱表面的泄沉部可包括采用亚临界温度工艺施加的防磨损表面层。所述泄沉部可维持处于在施加防磨损表面层之前存在的成形态。
[0011] 根据其他特征,外圆柱表面和内圆柱表面中的至少一者的大部分表面可通过亚临界温度工艺进行改性,所述工艺为铁素体碳氮共渗、物理气相沉积和化学气相沉积中的其中一者。内圆柱表面还可包括柱塞架(plunger shelf)和凹口。所述凹口可设置在泄沉部和柱塞架之间。
[0012] 间隙调节器组件可包括间隙调节器主体和泄沉部。间隙调节器主体可包括外圆柱表面和内圆柱表面。内圆柱表面可包括泄沉部和盲孔。至少内圆柱表面的泄沉部可包括采用亚临界温度工艺施加的防磨损表面层。该泄沉部可维持处于在施加防磨损表面层之前存在的成形态。泄沉柱塞可抵靠泄沉部可滑动地接纳在内圆柱表面内。
[0013] 根据其他特征,外圆柱表面的大部分表面和内圆柱表面的大部分表面包括防磨损表面层。所述外圆柱表面和内圆柱表面的大部分表面可维持处于在施加防磨损表面层之前存在的成形态。内圆柱表面的大部分表面可包括防磨损表面层并且该内圆柱表面的大部分表面的功能几何形状可以维持处于在施加防磨损表面层之前存在的成形态。该防磨损表面层可具有小于四十微米的深度。附图说明
[0014] 本实用新型将从详细的说明和附图中得到更全面的理解,其中:
[0015] 图1示出根据本实用新型的一个示例的工艺流程图
[0016] 图2示出根据本实用新型的另外一个示例构造的常开式间隙调节器的截面视图;
[0017] 图3示出根据本实用新型的另外一个示例构造的常闭式间隙调节器的截面视图;
[0018] 图4示出根据本实用新型的另外一个示例构造的常闭式间隙调节器的截面视图;以及
[0019] 图5示出根据本实用新型的另外一个示例构造的常闭式间隙调节器的不同的截面视图。

具体实施方式

[0020] 本申请的附图示出了本实用新型的多个不同的实施例。类似的特征在本实用新型的不同实施例中得以示出。类似的特征采用共同的附图标记进行标注并通过字母后缀以示区分。不同实施例中的类似的特征采用共同的附图标记进行标注并通过字母后缀以示区分。同样,为了加强一致性,即使某个特定特征并未在所有的实施例中示出,任何特定附图中的结构享有相同的字母后缀。类似的特征在结构上类似、操作上类似,和/或具有相同的功能,除非在附图或说明书中另外指出。另外,一个实施例中的特定特征可以替代另外一个实施例中相应的特征或者可以补充到其他实施例中,除非在附图或说明书中另外指出。
[0021] 现在参见图1,一种制造用于间隙调节器组件的间隙调节器主体的方法可从100处开始。在102处,间隙调节器主体可以成形为成形态。在102结束时,该成形态可以限定为具有功能几何形状的间隙调节器主体。功能几何形状是指间隙调节器主体在成形后即可操作成执行相应功能,而无需进一步加工以改变间隙调节器主体的几何形状。
[0022] 一示例性的间隙调节器主体在图2中采用20标记。间隙调节器主体20可以通过使用现成的、具有或不具有热输入的金属成形和/或切削/机加工技术实现成形。在本实用新型的一个或多个实施例中,该技术可以包括冷成形或冷锻造或冷镦、深拉延冷成形。冷成形可以是相对高速的制造工艺,由此,金属以相对较低的温度成形。冷成形的工件无需进行加热,但在冷成形过程中温度会升高。冷成形无需从工件中去除材料即可进行。可以对金属施加大于弹性屈服极限而小于抗拉强度的力。本文中使用的术语“冷成形”及其衍生词旨在包括本领域所知晓的“冷锻造”、“冷镦”和“深拉延”。间隙调节器主体坯件可精密地冷成形,其中工件的尺寸精度可保持在微米范围内。在一些其他的实施例中,该间隙调节器主体坯件可以采用冲压、拉延、金属注射成型、粉末金属烧结或切削而成形。
[0023] 现在参见图2,间隙调节器主体20可具有外圆柱表面32和内圆柱表面33。该内圆柱表面33可包括泄沉部34和盲孔40。间隙调节器主体20可加工成使得外圆柱表面32和内圆柱表面33中的至少一个的大部分表面维持处于成形态。一种未磨削过的形态可以定义为成形态的一个示例。仅作为示例,表面32和33在本实用新型的一个或多个实施例中均未进行磨削。一般来说,磨削和切削属于金属去除(技术)中不同的子组。磨削是微观切割过程而切削是宏观切割过程。可替代地,表面32、33中的至少一个在本实用新型的一个或多个实施例中不进行磨削。一般来说,如果期望磨削内圆柱表面33,也必须对外圆柱表面32进行磨削,因为在磨削内圆柱表面33期间,间隙调节器主体20由外圆柱表面32保持。因此,本实用新型的示例性间隙调节器主体20不会被过度加工。
[0024] 再次参见图1,在本实用新型的一个或多个实施例中,在104处可以对间隙调节器主体进行退火以减小残余应力。用来替换退火的、消除应力的工艺可以应用于本实用新型的一些实施例中。在106处,可从间隙调节器主体上切削物料。可通过在间隙调节器主体的外圆柱表面上限定一个孔或车削一个凹槽并且通过去除金属来实现对间隙调节器主体的切削以满足(间隙调节器的)总长度。本文中所用的术语“切削”可以表示为使用卡盘机床、钻床、车床或拉床来去除物料。
[0025] 在108处,可以将防磨损表面层施加到间隙调节器主体的至少一部分上。所述间隙调节器主体的该一部分的防磨损性能可通过108的处理得到提高。在本实用新型的一个或多个实施例中,该防磨损表面层可以施加到外圆柱表面32和内圆柱表面33。可替代地,可以在外圆柱表面32上施加或不施加防磨损表面层。任何亚临界温度工艺——例如示例性的而非限制性的铁素体氮碳共渗(后文用“FNC”指代)、物理气相沉积(后文用“PVD”指代)或化学气相沉积(后文用“CVD”指代)——均可用于施加该防磨损表面层。也可以采用其他亚临界温度工艺。FNC是—种热化学表面硬化工艺,其包括使氮和碳扩散到间隙调节器主体上。PVD是一种通过加热以使固态涂覆材料蒸发或将离子喷射到待涂覆工件上的工艺。CVD是一种将工件暴露于一个或多个挥发性前驱体中的工艺,所述前驱体在工件上反应和/或分解从而产生期望的涂层。这些用来施加防磨损表面层的工艺可以采用或者不采用真空工艺以最小化或者消除变形
[0026] 需要注意的是,在本实用新型的一些实施例中可以颠倒106和108的顺序。在这样一个实施例中,切削可包括在主体上加工出侧孔,例如孔42。可替代地,切削可包括形成外径槽例如槽27。可替代地,切削可包括形成钩部(如图4中所示出的钩部98b)的几何形状。切削操作可以去除之前施加到间隙调节器主体20上的防磨损表面层的一部分。切削还可以包括去除物料用以修正间隙调节器主体20的总长度以及内外圆柱表面上的切入(lead-in angle)或倒角和/或半径。
[0027] 根据现有技术中的方法,间隙调节器主体会经历例如碳氮共渗的热处理过程。碳氮共渗是一种冶金表面改性技术,其被用来提高金属的表面硬度。采用例如碳氮共渗的工艺对间隙调节器主体进行热处理可能会造成间隙调节器主体形状变形。在这种情况下,后续的切削或磨削或物料处理步骤对于使该间隙调节器主体返回其“热处理前”的形状或变成其他期望的最终形状而言是必需的。在本实用新型的实施例中,通过加入亚临界温度工艺(例如,FNC或PVD或CVD)来替换传统的热处理步骤,所述亚临界温度工艺用于施加防磨损表面层并且帮助维持间隙调节器主体的功能性几何形状,而不需要附加的工序来修正变形。与通过碳氮共渗来提升硬度的方法类似,FNC增强了表面的防磨损性能。在这方面,通过根据本实用新型的方法来加工间隙调节器主体可节省大量的时间和成本。
[0028] 当施加防磨损表面层时,间隙调节器主体的功能性几何形状得以维持。因此间隙调节器主体在施加完防磨损表面层之后能够功能性地操作。防磨损表面层在本实用新型的一些实施例中可以具有小于四十微米的厚度。防磨损表面层在本实用新型的一些实施例中可以具有小于三十微米的厚度。防磨损表面层在本实用新型的一些实施例中可以具有小于二十微米的厚度。防磨损表面层在本实用新型的一些实施例中可以具有十到二十微米之间的厚度。防磨损表面层在本实用新型的一些实施例中可以具有一到十微米之间的厚度。
[0029] 在110处,可以对间隙调节器主体进行清洁和/或抛光。可以同时或者先后执行清洁和抛光。在施加完防磨损表面之后,任何机械方法都可以应用于重新恢复表面光洁度。可以一次性对多个间隙调节器主体进行清洁和抛光。
[0030] 在112处,可以对间隙调节器主体测定尺寸并分类。根据上文所述的方法可以生产出更多可重复的间隙调节器主体,由此减少尺寸种类和分类工序。进一步地解释,因为省略了(i)能够改变间隙调节器主体的几何形状的传统的热处理步骤和(ii)能进一步改变间隙调节器主体的几何形状的后续机加工(例如磨削)步骤,因而降低了间隙调节器主体形状变形的几率。因此,间隙调节器主体的几何形状更加一致。库存可得以减少。也可大大减少用于加工/处理构件的成本费用
[0031] 再次参见图2,示出了根据本实用新型的一个示例构造的间隙调节器组件并总体用附图标记10进行标示。间隙调节器组件10为类型2的气门机构种类。尽管如此,应该理解的是,本文讨论的关于间隙调节器组件10的教导可应用于任意构造的间隙调节器中,而并不局限于图2中示出的构造。间隙调节器组件10一般可包括间隙调节器主体20和泄沉-球形柱塞结合体22。该泄沉-球形柱塞结合体22可以包括球形柱塞23和泄沉柱塞25。上述关于间隙调节器主体20的成形方法的描述同样适用于该间隙调节器组件10的其他构件,这些构件包括而不限于泄沉-球形柱塞结合体22的球形柱塞23和/或泄沉柱塞
25。
[0032] 间隙调节器主体20可总体地沿着主体纵向轴线30延伸并且包括外圆柱表面32和内圆柱表面33。内圆柱表面33可限定有盲孔40。流体端口42可以限定为穿过间隙调节器主体20。
[0033] 间隙调节器主体20可以与间隙调节器组件10的其他构件相互组装。这些构件随后可设置在最终的间隙调节器组件10中。再次参见图2,在114处,泄沉柱塞25和球形柱塞23可以插入到间隙调节器主体20中。如图2所示,泄沉柱塞25可以接纳在间隙调节器主体20的内圆柱表面33内。内圆柱表面33的全部或者大部分表面可以维持处于成形态并且泄沉柱塞25在插入期间可以可滑动地与内圆柱表面33的大部分表面接合。在完成组装后且在运行期间,泄沉柱塞25可以可滑动地与内圆柱表面33的泄沉部34接合。在示例性的间隙调节器主体20中,外圆柱表面32的大部分表面也可以维持处于成形态。示例性的工序可以在图1中的116处结束。
[0034] 再次参见图2,泄沉柱塞25可构造成相对于间隙调节器主体20沿着主体纵向轴线30往复运动。该运动可以是泄沉柱塞25的外表面相对内圆柱表面33的泄沉部34的滑动。
柱塞弹簧50可布置在泄沉柱塞25下方的盲孔40中并且构造成在相对于间隙调节器主体
20的向上方向(在图2中观察时)上偏压泄沉柱塞25。柱塞弹簧50可以一直作用以提升泄沉柱塞25,以便保持泄沉柱塞与摇臂(未示出)的半球形凹表面(未示出)的接合。在示出的示例中,邻接间隙调节器主体20的上部而设置有保持构件60。该保持构件60限制泄沉柱塞25相对于间隙调节器主体20的向上运动并且将泄沉柱塞25保持在间隙调节器主体20内。
[0035] 间隙调节器组件10包括一定位在柱塞弹簧50和泄沉-球形柱塞结合体22的泄沉柱塞25之间的止回组件70。该止回阀组件70作用为响应于低压流体腔室76和高压流体腔室78之间的压差而允许或阻止两个流体腔室76和78之间的流体连通。该止回阀组件70可以包括保持件80、止回球90以及布置于泄沉柱塞25和止回球90之间的止回球弹簧96,所述保持件80与泄沉-球形柱塞结合体22的泄沉柱塞25相接合。该止回球弹簧96可构造成在向下的方向(在图2中观察时)上偏压止回球90。止回阀组件70可以被本领域技术人员理解为“常开的”。
[0036] 现在参见图3,示出了根据本实用新型的另外一个示例构造的间隙调节器组件,其以附图标记10a总体标示。该间隙调节器组件10a能够沿着轴线30a延伸并且一般包括间隙调节器主体20a和泄沉-球形柱塞结合体22a。孔42a可限定在间隙调节器主体20a中。间隙调节器组件10a可以包括与上述部件类似的部件,但是构造为常闭式的间隙调节器。间隙调节器主体20a可以具有外圆柱表面32a和内圆柱表面33a。内圆柱表面33a可以包括泄沉部34a、盲孔40a和柱塞架41a。间隙调节器主体20a可以通过采用上面描述的技术成形。特别地,可以使用上述方法构造该间隙调节器主体20a,上述方法避免了热处理步骤而替代地加入了用于施加防磨损表面层的工艺,例如FNC、PVD或CVD。
[0037] 图4公开了本实用新型的另外一个实施例。示出了根据本实用新型的另外一个示例构造的间隙调节器组件,其总体用附图标记10b标示。该间隙调节器组件10b可以沿着轴线30b延伸并一般包括间隙调节器主体20b和泄沉-球形柱塞结合体22b。该间隙调节器主体20b可以具有外圆柱表面32b和内圆柱表面33b。内圆柱表面33b可以包括泄沉部34b、盲孔40b以及柱塞架41b。该内圆柱表面33b还可以包括凹口43b。该凹口43b可以为半倒卵形截面并位于泄沉部34b和柱塞架41b之间。在本实用新型的其他实施例中也可采用其它形状的凹口。孔42b可以限定于间隙调节器主体20b中。间隙调节器组件10b可以包括与上述部件类似的部件,但是构造为常闭式的间隙调节器。间隙调节器主体20b可以通过采用上面描述的技术成形。特别地,可以使用上述方法构造该间隙调节器主体20b,上述方法避免了热处理步骤而替代地加入了用于施加防磨损表面层的亚临界温度工艺,例如FNC、PVD或CVD。
[0038] 间隙调节器主体20b可以限定内径起伏部(relief)或钩部98b。钩部98b可以在施加完防磨损表面层后形成于间隙调节器主体20b中。可以在压弯钩部98b之前移除钩部98b的内侧和/或外侧上的防磨损表面层以防止断裂或破损。可以使钩部98b压弯或者变形以使泄沉-球形柱塞结合体22b保持在间隙调节器主体10b中,并且不需要瓶盖、束线和夹子来保持泄沉-球形柱塞结合体22b。可替代地,主体20b的用来保持泄沉-球形柱塞结合体22b的钩部98b可以采用间隙调节器主体的传统的热处理。在该应用中,可以在压弯之前去除外壳或硬质外层,以防止断裂或破损。
[0039] 图5示出了本实用新型的另外一个实施例,其为图4示出的实施例的一个变型。示出了根据本实用新型的另外一个示例构造的间隙调节器组件,其总体用附图标记10c标示。该间隙调节器组件10c可以沿着轴线30c延伸并一般包括间隙调节器主体20c和泄沉-球形柱塞结合体22c。该间隙调节器主体20c可以具有外圆柱表面32c和内圆柱表面
33c。内圆柱表面33c可以包括泄沉部34c、盲孔40c以及柱塞架41c。该内圆柱表面33c还可以包括凹口43c。该凹口43c可以具有半倒卵形横截面并位于泄沉部34c和柱塞架41c之间。在本实用新型的其他实施例中也可采用其它形状的凹口。孔42c可以限定于间隙调节器主体20c中。间隙调节器组件10c可以包括与上述部件类似的部件,但是构造为常闭式的间隙调节器。间隙调节器主体20c可以通过采用上面描述的技术成形。特别地,可以使用上述方法构造该间隙调节器主体20c,上述方法避免了热处理步骤而替代地加入了用于施加防磨损表面层的亚临界温度工艺,例如FNC、PVD或CVD。间隙调节器主体20c可以限定内径起伏部或钩部98c。钩部98c可以在施加完防磨损表面层后形成在间隙调节器主体20c中。
[0040] 出于示出和描述的目的提供了对前述实施例的说明。这并非是要穷举或者限制本实用新型。特定实施例的单独的元件或特征通常不限于该特定实施例,而是可以互换的并且可用于选定的实施例中(如果可适用的话),即使没有被具体地示出或描述。所述元件或特征也可以以多种不同的方式改变。这些改变不视为脱离本实用新型,并且所有的这些改动都涵盖在本实用新型的范围内。
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