專利名稱：具有可變升程和可變持續(xù)時間的發(fā)動機氣門系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)動機氣門系統(tǒng)，采用兩個凸輪通過總合機制作用在氣門上。
背景技術(shù)：
附圖中的

圖1顯示了在美國專利第6，941，910號中公開的一種凸輪總合發(fā)動機氣 門系統(tǒng)，它是本發(fā)明所依據(jù)的發(fā)動機氣門系統(tǒng)。該氣門系統(tǒng)包括兩個凸輪10和12，以及一 個凸輪總合搖桿14，這里也稱為上搖桿，具有與兩個凸輪分別接觸的凸輪隨動件16和18。 下致動搖桿20是軸向地連接到該總合搖桿14，作用在氣門22上的一端，而該氣門的另一端 停留在液壓間隙調(diào)節(jié)器24上。通過設(shè)置樞軸30的高度，采用可調(diào)節(jié)的擋板26限制該液壓 間隙調(diào)節(jié)器24的擴張，該樞軸30將下?lián)u桿20連接到上搖桿14。因而，下?lián)u桿20的位置是 由它與氣門22的尖端接觸的方式來限定的，而液壓間隙調(diào)節(jié)器24的擴張相對于可調(diào)節(jié)的 擋板26支持樞軸30。采用液壓間隙調(diào)節(jié)器的凸輪總合氣門系統(tǒng)需要可調(diào)節(jié)的阻塞件，或者分級的墊 片，以便使該系統(tǒng)的空隙可被調(diào)節(jié)，進而使氣門升程可被調(diào)節(jié)。這個空隙調(diào)節(jié)的功能是雙重 的。第一，液壓間隙調(diào)節(jié)器的擴張被限制以致在該系統(tǒng)中保持恰當(dāng)?shù)目障读?，同時這些氣門 被關(guān)閉。第二，該氣門制動搖桿是通過液壓間隙調(diào)節(jié)器和空隙調(diào)節(jié)系統(tǒng)的擴張而保持與該 氣門的尖端接觸的，以致在任意一個凸輪輪廓與它自身的隨動件之間必須出現(xiàn)空隙。早在申請?zhí)枮?708967. 5的英國專利中，申請人提議了如附圖中的圖2所示的一 種凸輪總合發(fā)動機氣門系統(tǒng)。該圖顯示了一個與圖1所示的氣門系統(tǒng)近似的氣門系統(tǒng)，在 該系統(tǒng)中，類似的部件以相同的參考數(shù)字來標(biāo)注以避免重復(fù)。這里，氣門制動下?lián)u桿20被 安裝在手動調(diào)節(jié)樞軸32上。該氣門升程是可通過螺旋機構(gòu)34來調(diào)節(jié)的，并通過控制彈簧 36在氣門22的尖端和下?lián)u桿20之間保持接觸。這個設(shè)計取代了帶有機械式空隙調(diào)節(jié)的液壓間隙調(diào)節(jié)元件，并在該系統(tǒng)中保持恰 當(dāng)?shù)目障读?，同時關(guān)閉這些氣門。然而，需要調(diào)節(jié)樞軸32來使在該系統(tǒng)中的空隙量可被調(diào) 節(jié)。在缺乏這種調(diào)節(jié)性的情況下，將無法補償制造公差，這將會導(dǎo)致在汽缸之間的氣門升程 的顯著變化，并潛在地?fù)p害在該系統(tǒng)的組件之間的沖擊力。當(dāng)它提供用于空隙調(diào)節(jié)時，英國 專利GB 0708967. 5所述的系統(tǒng)需要顯著的包裝空間量，而在所有發(fā)動機中這是不可能實 現(xiàn)的。發(fā)明目的因此，本發(fā)明的優(yōu)勢在于提供了一種更緊湊的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，該系統(tǒng)仍能保持手動調(diào) 節(jié)的所有益處。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明所述，提供了一種發(fā)動機氣門系統(tǒng)，包括兩個同軸安裝的凸輪；總合 搖桿，聯(lián)接到與兩個凸輪接觸的凸輪隨動件，可在各自凸輪的升程的瞬間的總和成比例地 移動；以及氣門致動搖桿，樞軸地聯(lián)接到所述總合搖桿，并可操作地打開依賴于所述總合搖桿的運動的發(fā)動機氣門，其中，所述總合搖桿與所述凸輪隨動件的聯(lián)接以及所述總合搖桿 與所述氣門致動搖桿的聯(lián)接的至少一個聯(lián)接并入一個可調(diào)節(jié)的偏心機構(gòu)，該偏心機構(gòu)是可 旋轉(zhuǎn)的，使得在所述氣門系統(tǒng)內(nèi)的空隙能被設(shè)定。所述偏心機構(gòu)可方便地形成在所述總合搖桿與所述氣門致動搖桿之間的聯(lián)接的 一部分。優(yōu)選地，提供一種調(diào)節(jié)機構(gòu)以設(shè)定所述偏心機構(gòu)相對于所述氣門致動搖桿或者相 對于所述總合搖桿的角度位置?？商娲?，所述偏心機構(gòu)形成在所述總合搖桿與一個或多個所述凸輪隨動件之間 的聯(lián)接的一部分。所述偏心機構(gòu)的角度位置是可通過螺旋機構(gòu)來調(diào)節(jié)的，該螺旋機構(gòu)是可鎖定的以 保持它的設(shè)置?？蛇x地，所述偏心機構(gòu)具有一系列分離的調(diào)節(jié)位置，并通過兼容部件的動作 而保持在某個分離的位置。本發(fā)明是基于這樣的事實對于一個凸輪總合系統(tǒng)，采用手動空隙調(diào)節(jié)是有優(yōu)勢 的，因為在搖桿系統(tǒng)內(nèi)在它的動作周期內(nèi)的一些點通常存在空隙。然而，如果采用液壓元 件，需要限制這些液壓元件的膨脹。在傳統(tǒng)的氣門機構(gòu)中，液壓元件提供了許多優(yōu)點，但對 于凸輪總合系統(tǒng)并不相關(guān)，在凸輪總合系統(tǒng)中，是通過手動調(diào)節(jié)或薄墊片來限制元件的膨 脹。作為已必需的一種手動調(diào)節(jié)方法，代替間接地通過限制液壓元件的膨脹的方式來控制 氣門機構(gòu)組件的位置的方法，將該調(diào)節(jié)直接應(yīng)用到所述氣門機構(gòu)系統(tǒng)是有利的。本發(fā)明的優(yōu)選實施例提供了一種手動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，該系統(tǒng)是合并進入搖桿機構(gòu)，并 當(dāng)該氣門系統(tǒng)被組裝進入發(fā)動機時是可被調(diào)節(jié)的。正如英國專利GB0708967. 5所述，所述 系統(tǒng)采用一個控制彈簧來保持整個操作周期中在下?lián)u桿和氣門尖端之間的接觸。一個偏心機構(gòu)，例如，帶有兩個圓柱面的偏心桿，這兩個圓柱面的軸是相互偏離 的，該偏心桿接合在總合桿內(nèi)，提供對所述氣門系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。這個方法提供了用于調(diào)節(jié)所述 氣門系統(tǒng)的輕量的和緊湊的解決方案，因而相比于已知的傳統(tǒng)的總合氣門系統(tǒng)而言，本發(fā) 明所述氣門系統(tǒng)只需要非常小的附加空間。因而，不需要拆卸凸輪軸和搖桿系統(tǒng)就可進行空隙調(diào)節(jié)。在本系統(tǒng)中，不存在液壓 元件，這意味著能夠容易地進行連貫一致的氣門升程測量，且允許直接重新測量和調(diào)節(jié)每 個汽缸的氣門升程。附圖簡要說明本發(fā)明在這里將進一步通過實施例結(jié)合附圖的方式來描述，在附圖中圖1顯示了已知的在美國專利US 6，941，910中的一種氣門系統(tǒng)；圖2顯示了之前在國際申請W02008/139221中所提議的一種氣門系統(tǒng)；圖3A是本發(fā)明的第一個實施方式所述的氣門系統(tǒng)的立體圖，顯示該氣門系統(tǒng)的 已裝配狀態(tài)；圖3B是圖3A所示的氣門系統(tǒng)的部分爆炸立體圖；圖3C是圖3A和圖3B所示的氣門系統(tǒng)的端視圖；圖3D是在圖3C中沿I-I線的剖視圖；圖3E顯示了圖3D的部分區(qū)段的放大示意圖；圖4A是本發(fā)明的第二個實施方式所述的氣門系統(tǒng)的立體圖，顯示該氣門系統(tǒng)的已裝配狀態(tài)；圖4B是圖4A所示的氣門系統(tǒng)的部分爆炸立體圖；圖4C是圖4A和圖4B所示的氣門系統(tǒng)的端視圖；圖4D是在圖4C中沿II-II線的剖視圖； 圖4E顯示了圖4D中沿III-III線的剖視圖；圖5A是本發(fā)明的第三個實施方式所述的氣門系統(tǒng)的立體圖，顯示該氣門系統(tǒng)的 已裝配狀態(tài)；圖5B是圖5A所示的氣門系統(tǒng)的部分爆炸立體圖；圖5C是圖5A和圖5B所示的氣門系統(tǒng)的端視圖；圖5D是在圖5C中沿IV-IV線的剖視圖；圖5E顯示了圖5D的部分區(qū)段的放大示意圖。優(yōu)選實施方式詳述本發(fā)明的第一個實施方式，如圖3A和圖3B所示，具有許多與申請人的早期專利 所建議的顯示在圖2中相同的元件，這些再次使用的元件將標(biāo)注已經(jīng)使用的類似的參考數(shù) 字。特別地，帶有凸輪隨動件16和18的上搖桿14被用于操作兩個氣門22，并通過軸30聯(lián) 接到兩個下?lián)u桿20，這些下?lián)u桿20致動對應(yīng)的氣門22。在本例中，這些下?lián)u桿在它們遠(yuǎn)離 在固定的樞軸132上的氣門22的端部被支撐。一個控制彈簧36驅(qū)使上搖桿14向下，以致 下?lián)u桿20保持與氣門22隨時接觸?？刂茝椈?6也順時針地偏離上搖桿14，如圖所示，以 致凸輪隨動件16被保持與它的相關(guān)的凸輪凸角隨時接觸，當(dāng)這些氣門被關(guān)閉時設(shè)定在該 系統(tǒng)中的空隙，而且在兩個凸輪的基圓上的兩個凸輪隨動件被展開在凸輪隨動件18和它 的相關(guān)的凸輪凸角之間。將下?lián)u桿20連接到總合搖桿14的樞軸30可形成作為一個偏心機構(gòu)。該樞軸30 與總合搖桿14接觸的部分的軸是偏離接合兩個下?lián)u桿20的部分的軸。這允許通過該樞軸 的旋轉(zhuǎn)，使總合搖桿14的位置可相對于氣門致動搖桿20被調(diào)節(jié)。為了設(shè)置樞軸30的位置，其中一個氣門致動搖桿20配合一個調(diào)節(jié)螺桿40，該螺 桿40接合在樞軸30的凹孔內(nèi)，如圖3E的細(xì)節(jié)所顯示。當(dāng)所述氣門被致動時，該樞軸30受 制于單向扭矩，因此僅需要調(diào)節(jié)螺桿來對抗這個扭矩，這將總是支撐在該樞軸30的凹面與 該螺桿40的尖端接觸。該樞軸30的偏心度需要設(shè)在一個可接受的調(diào)節(jié)范圍，將會是小于 Imm,因而，僅需要非常適度的力施加在該螺桿上，以便抵抗所產(chǎn)生的扭矩。圖3E的細(xì)節(jié)顯示了改調(diào)節(jié)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)。調(diào)節(jié)螺桿40接合在樞軸30的輪廓上的 凹孔內(nèi)，并以螺紋旋入氣門致動搖桿20。為了避免當(dāng)所述氣門系統(tǒng)在操作時該調(diào)節(jié)螺桿40 的任何旋轉(zhuǎn)，在該螺桿的上部形成一個正方形區(qū)域。止動彈簧42(參見圖3B)被用于夾住 氣門致動搖桿在它的固定樞軸132上，接合調(diào)節(jié)螺桿40的平的側(cè)面，以致轉(zhuǎn)動該螺桿使止 動彈簧偏轉(zhuǎn)。而這將允許該螺桿可有意地調(diào)節(jié)，該彈簧力將避免該螺桿在操作中因振動而 發(fā)生旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明所述的第二個實施方式，如圖4A至圖4E所示，采用與第一個實施方式相同 的調(diào)節(jié)原理，但取代了將調(diào)節(jié)螺桿40定位在氣門致動搖桿內(nèi)的結(jié)構(gòu)，而是將一個類似的調(diào) 節(jié)螺桿40’合并進入總合螺桿14。這個設(shè)計在一些應(yīng)用中是有利的，如汽缸頭設(shè)計阻止輕 易進接定位在氣門致動螺桿20內(nèi)的調(diào)節(jié)螺桿。
正如之前的實施方式，樞軸30具有凹孔，可由調(diào)節(jié)螺桿40’接合該凹孔，如在圖4D 中所示。該調(diào)節(jié)螺桿40’也在它的上部有一個正方形區(qū)域，以使得它能以簡單的方式被鎖 定，以避免當(dāng)該發(fā)動機在操作時螺桿發(fā)生轉(zhuǎn)動。在本例中，螺桿40’是通過滑動柱塞50來 鎖定的，該柱塞50緊密配合在螺桿40’上的平面，而彈簧夾52定位在總合螺桿14的周圍， 并驅(qū)使該柱塞進入它的孔，以致該柱塞保持與螺桿40’接觸。螺桿40’可采用小的六角形栓通過在凸輪軸與用于兩個凸輪隨動件16a和16b的 輪軸17的中心部分之間的空隙而進接。該設(shè)計允許直接設(shè)定該氣門系統(tǒng)的空隙，采用測隙 規(guī)來測量在單個凸輪隨動件18與它的凸輪凸角之間的空隙。
本發(fā)明的第三個實施方式，如在圖5A至圖5E中所示，將一個偏心機構(gòu)合并入樞 軸，該樞軸將凸輪隨動件18聯(lián)接到總合螺桿14。在凸輪隨動件18與它的對應(yīng)凸輪凸角之 間的空隙可通過直接旋轉(zhuǎn)安裝在總合搖桿14上的軸銷60來調(diào)節(jié)。該軸銷60具有對齊的 圓柱面，這些圓柱面接合在總合搖桿14內(nèi)的對齊的安裝孔62，該軸銷60還具有非共軸的 圓柱面，該圓柱面作為適用于凸輪隨動件18的溝槽，該凸輪隨動件18被構(gòu)造為一個滾針軸 承。在該偏心表面的相對側(cè)上的對齊的圓柱面與所述的兩個孔62都具有不同的尺寸，以允 許軸銷60可滑入其位置。除此之外，該軸銷60將不能穿過其中一個孔62或者穿過該凸輪 隨動件18的中心。所述軸銷具有放大的頭部70，該頭部是中心開孔的，以接納一個器具，例如六角形 栓，以使得該軸銷能被轉(zhuǎn)動。這樣的旋轉(zhuǎn)將改變偏心圓柱面的位置，并設(shè)置在所述氣門系統(tǒng) 內(nèi)的空隙。所述頭部70是可回彈地被驅(qū)使通過一個彈簧圓盤72對抗總合搖桿14的側(cè)面。正 如在圖5E中所示，該頭部70的下側(cè)面，也就是面對總合搖桿14的側(cè)面，是形成徑向皺紋或 凹槽，它們接合定位在總合搖桿14的側(cè)面內(nèi)的盲孔內(nèi)的滾珠74。這個滾珠捕獲機構(gòu)定義了 預(yù)定的調(diào)節(jié)位置，當(dāng)旋轉(zhuǎn)該頭部時，將會遇到抵抗，需要壓縮彈簧圓盤72，使?jié)L珠74從一個 凹槽穿到下一個凹槽。所述彈簧圓盤72支持頭部70穩(wěn)固地隨時接觸滾珠74，以便避免在所述氣門系統(tǒng) 處于操作時發(fā)生任何旋轉(zhuǎn)。正如所述的偏心樞軸，在該調(diào)節(jié)器上的旋轉(zhuǎn)力是非常適度的，因 為它僅采用小的偏心距離。需要明確的是，進一步的替代的實施方式是可并入具有一系列調(diào)節(jié)步驟的樞軸， 以替代調(diào)節(jié)螺桿?？稍O(shè)計多種的鋸齒狀或棘齒狀的安排，以便獲得這個目標(biāo)。與現(xiàn)有設(shè)計相比較，本發(fā)明的上述實施方式提供了以下的優(yōu)點 不需要液壓元件。 不需要分級組件(例如薄墊片)作為所述氣門系統(tǒng)的一部分。 調(diào)節(jié)裝置可被包含在用于總合搖桿的現(xiàn)有的包裝空間內(nèi)。 所述系統(tǒng)可被這樣設(shè)計，以致不需要重大拆解，就能調(diào)節(jié)氣門升程。 可采用簡單和可重復(fù)的測量方法來檢測氣門升程。 可以進行調(diào)整，并即時檢查該調(diào)整。
權(quán)利要求
一種發(fā)動機氣門系統(tǒng)，包括兩個同軸安裝的凸輪(10、12)；總合搖桿(14)，聯(lián)接到與兩個凸輪(10、12)接觸的凸輪隨動件(16、18)，可在各自凸輪(10、12)的升程的瞬間的總和成比例地移動；以及氣門致動搖桿(20)，樞軸地聯(lián)接到所述總合搖桿(14)，并可操作地打開依賴于所述總合搖桿(14)的運動的發(fā)動機氣門(22)，其特征在于所述總合搖桿(14)與所述凸輪隨動件(16、18)的聯(lián)接以及所述總合搖桿(14)與所述氣門致動搖桿(20)的聯(lián)接的至少一個聯(lián)接并入一個可調(diào)節(jié)的偏心機構(gòu)(30、60)，該偏心機構(gòu)是可旋轉(zhuǎn)的，使得在所述氣門系統(tǒng)內(nèi)的空隙能被設(shè)定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機氣門系統(tǒng)，其特征在于 合搖桿與所述氣門致動搖桿之間的聯(lián)接的一部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)動機氣門系統(tǒng)，其特征在于 述偏心機構(gòu)相對于所述氣門致動搖桿的角度位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)動機氣門系統(tǒng)，其特征在于 述偏心機構(gòu)相對于所述總合搖桿的角度位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機氣門系統(tǒng)，其特征在于 合搖桿與一個或多個所述凸輪隨動件之間的聯(lián)接的一部分。
6.根據(jù)前述任意權(quán)利要求所述的發(fā)動機氣門系統(tǒng)，其特征在于所述偏心機構(gòu)的角度 位置是可通過螺旋機構(gòu)來調(diào)節(jié)的，該螺旋機構(gòu)是可鎖定的以保持它的設(shè)置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)動機氣門系統(tǒng)，其特征在于所述螺旋機構(gòu)僅在預(yù)定的分 離的位置是可鎖定的。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的發(fā)動機氣門系統(tǒng)，其特征在于提供一種兼容部件以避 免當(dāng)所述氣門系統(tǒng)在操作時，所述螺旋機構(gòu)發(fā)生無意的旋轉(zhuǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至5的任意之一所述的發(fā)動機氣門系統(tǒng)，其特征在于所述偏心機 構(gòu)具有一系列分離的調(diào)節(jié)位置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)動機氣門系統(tǒng)，其特征在于所述偏心機構(gòu)是通過兼容部 件的動作而保持在某個分離的位置。所述偏心機構(gòu)形成在所述總 提供一種調(diào)節(jié)機構(gòu)以設(shè)定所 提供一種調(diào)節(jié)機構(gòu)以設(shè)定所 所述偏心機構(gòu)形成在所述總
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種用于發(fā)動機氣門系統(tǒng)的改進，該類型的發(fā)動機氣門系統(tǒng)包括兩個同軸安裝的凸輪；總合搖桿(14)，聯(lián)接到與兩個凸輪(10、12)接觸的凸輪隨動件(16、18)，可在各自凸輪的升程的瞬間的總和成比例地移動；以及氣門致動搖桿(20)，樞軸地聯(lián)接到所述總合搖桿(14)，并可操作地打開依賴于所述總合搖桿的運動的發(fā)動機氣門。在本發(fā)明中，所述總合搖桿與所述凸輪隨動件(16、18)的聯(lián)接以及所述總合搖桿與所述氣門致動搖桿(20)的聯(lián)接的至少一個聯(lián)接并入一個可調(diào)節(jié)的偏心機構(gòu)，該偏心機構(gòu)是可旋轉(zhuǎn)的，使得在所述氣門系統(tǒng)內(nèi)的空隙能被設(shè)定。
文檔編號F01L13/00GK101970809SQ200980112509
公開日2011年2月9日 申請日期2009年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月4日
發(fā)明者伊恩·密思李, 詹姆士·尼古拉斯·勞倫斯 申請人:米查戴尼股份有限公司