CN101675217B - 带有总合凸轮的可变气门驱动机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于驱动内燃机的提升气门(28)的机构，包括：两个同轴装配的凸轮(12、14)，分别与凸轮(12、14)相接触的凸轮随动件(18、20)被装配在普通总合杠杆(16)上，该杠杆是可与所述两个凸轮(12、14)的瞬时总升程成比例地移动的，以及一摇杆(24)，可旋转地连接到所述总合杠杆(16)，并用于打开发动机气门(28)。所述摇杆是围绕具有固定的预设位置的枢轴(126)旋转的，在所述总合杠杆(16)与在所述发动机上的固定点之间设有一控制弹簧(134)以促使所述摇杆(24)接触所述气门(28)的尖端和摇杆的枢轴(126)，同时所述气门被关闭。

Description

带有总合凸轮的可变气门驱动机构

技术领域

本发明涉及具有用于提升气门的驱动机构的内燃机，该提升气门包括两个同轴装配的凸轮，分别与该凸轮接触的凸轮随动件装配在普通总合杠杆上，该杠杆可与所述两个凸轮的瞬时总升程成比例地移动，该提升气门还包括一摇杆，可旋转地连接到所述总合杠杆，并用于打开发动机气门。通过这两个凸轮的合适定相，这样的气门驱动系统使得气门正时、气门升程和气门动作期间成为可变的。

背景技术

附图中的图1和图2显示了前述的已知类型的气门驱动机构的例子。图1对应于第6,941,910号美国专利的图3，该美国专利并入这里以供参考。

在图1中，单凸轮移相器(single cam phaser，SCP)装配的凸轮轴10具有两个凸轮12和14，这些凸轮能彼此相对地旋转，凸轮12是由横跨凸轮14的两个相同部分形成的。凸轮随动件18和20分别于凸轮12和14相接触，这些凸轮随动件被安装在普通总合杠杆16上，该杠杆是通过轴销22可旋转地支持在较低摇杆24上。在一端，该较低的摇杆24被搁在液压间隙调节器26上，而在另一端，它接触气门30的柄28的尖端。该总合杠杆16的上下运动导致该较低摇杆24围绕液压间隙调节器26旋转，以便在气门30的柄28上压下，通过与所述两个凸轮12和14的瞬时提升的总合成一定比例的方式导致该气门被打开。

图2A、图2B和图2C分别是第二种已知的总体上类似的气门驱动机构的侧视图、端视图和爆炸视图。为避免重复描述，相似的组件将标注相似的参考编号。图2中的机构一致地作用在两个气门30a和30b的柄28a和28b上，而总合杠杆16作用在两个较低的摇杆24a和24b上，如前所述地搁在间隙调节器26a和26b上。弹簧34向上作用在所述总合杠杆16的端部，该杠杆带有两个凸轮随动件18和20。

这样的气门驱动机构固有的是：在这些组件之间有一个大的间隙，当所述凸轮随动件18和20是在凸轮12和14的基础周期上时。采用液压间隙调节元件的凸轮驱动机构因而需要一些装置来用于调节这个间隙以实现两个目标，也就是：

·限制液压间隙调节器的膨胀，以致在所述气门被关闭的同时在该系统中保持恰当大小的间隙；以及

·通过所述液压间隙调节器的膨胀来保持所述较低摇杆与所述气门的柄的尖端接触，并与所述间隙调节系统接触，使得在其中一个凸轮轮廓与它的随动件之间对该间隙施加压力。

为实现这两个目标，图1所示的驱动机构包括一个可调节的挡板40，该挡板用作限制轴销22的运动，该轴销22将总合杠杆16连接到较低的摇杆24。在图2所示的机构中，围绕所述轴销22的一个适当的梯度薄垫片42邻接所述凸轮轴10，以实现相同的功能。

获得上面所列的两个目标的第一个目标是可能的，只要简单地将所述液压间隙调节元件置换为机械式间隙调节系统，但这样一个改变单独就会导致所述较低摇杆的位置变得不确定。这会导致减少与气门尖端或者摇杆枢轴的接触，因而潜在地招致在该系统的这些组件之间的碰撞力的损害。

发明内容

根据本发明所述，提供了一种用于驱动内燃机的提升气门的机构，该机构包括：两个同轴装配的凸轮，分别与凸轮相接触的凸轮随动件被装配在普通总合杠杆上，该杠杆是可与所述两个凸轮的瞬时总升程成比例地移动的；以及一摇杆，可旋转地连接到所述总合杠杆，并用于打开发动机气门，其特征在于：所述摇杆是围绕具有固定的预设位置的枢轴旋转的，在所述总合杠杆与在所述发动机上的固定点之间设有一控制弹簧以促使所述摇杆接触所述气门的尖端和枢轴，同时所述气门被关闭。

参见图11作为参考的美国专利申请US 2005/0211202描述了一种气门机构，具有以下特征：该机构包括两个同轴装配的凸轮，分别与凸轮相接触的凸轮随动件被装配在普通总合杠杆上，该杠杆是可与所述两个凸轮的瞬时总升程成比例地移动的，以及一摇杆，可旋转地连接到所述总合杠杆，并用于打开发动机气门。但是，该气门机构采用了一个液压间隙调节器，在总合杠杆和发动机上的固定点之间并没有控制弹簧。

通过提供这样一个弹簧，当气门被关闭时，可促使摇杆接触气门的尖端和枢轴，本发明成功地用固定的枢轴替换了现有技术中的液压间隙调节器，从而控制在所述机构内的空隙以致操作摇杆的所述气门的位置是精确地确定在所述凸轮轴的所有角部位置内。

根据以下所述的本发明的优选实施例，进一步提供了以下的可能的优点，主要是：

·不需要液压元件。

·不需要将梯度组件作为所述摇杆系统的一部分。

·可采用简单和可重复使用的测量方法来检查气门升程。

·本系统可以这样设计以致不需要明显的拆卸即可调节气门升程。

·可以随时进行调节和检查。

附图简要说明

本发明将通过实施例的方式，结合附图来作进一步描述，这些附图如下：

图1和图2已经描述过，它们显示了已知的采用液压间隙调节器的凸轮总合气门升程机构；

图3A是本发明的第一个实施例所述的气门机构的示意图；

图3B是图3A所示的气门机构的侧视图；

图3C是沿图3B中C-C线的截面图；

图3D是较低的摇杆的可调节的枢轴的爆炸分解图；

图4A是本发明的第二个实施例所述的气门机构从一侧看的爆炸分解图；

图4B是图4A所示的实施例从另一侧看的组装后的示意图；

图4C是当将图4A和图4B所示的实施例安装入气缸盖内时的截面图；

图5A是本发明所述的第三个实施例的侧视图；

图5B是沿图5A中B-B线的截面图；

图6A和图6B分别是本发明所述的第四个实施例的组装后的示意图与爆炸分解图；

图7A和图7B分别是本发明所述的第五个实施例的组装后的示意图与爆炸分解图；

图8A和图8B分别是本发明所述的第五个实施例的组装后的示意图与爆炸分解图；

图8C显示了当将图8A和图8B所示的气门驱动机构装配入气缸盖内时的侧视图；以及

图8D是沿图8C中D-D线的截面图。

最佳实施例详解

本发明的首要目的是用手动可调节的枢轴替代现有技术中所采用的液压间隙调节器。这是因为，在传统气门机构中所提供的液压间隙调节器的许多优势并不能应用到凸轮总合系统，在该系统中，需要限制间隙调节器的膨胀。需要给出手动调节方法的一些形式，本发明直接应用了对于气门操作摇杆的调节以替代通过限制液压间隙调节器的膨胀来直接控制所述气门机构的组件位置。

本发明也能导致更紧凑的系统，因为它不再需要为调节机构(例如图1中的挡板40，或者图2中的薄垫片)留出空间。而且，在一些实施例中，本发明使得该气门机构在已经完全组装之后能调节其间隙，甚至可以从发动机外部来调节，以便改善与发动机的不同气缸的气门升程相匹配的程度。

在本系统中缺乏液压间隙调节器意味着能够轻易实现对于一致的气门升程的测量，而不需要将加压油供应给气缸盖。这使得能够直接调节每个气缸的气门升程和对气门升程的再测量。

在图3的不同视图中，一再出现的类似部件已经标注为相同的编号，这些图显示了本发明的一个实施例，它在总体上类似于图1，但在该机构中，液压间隙调节元件26已经被一个可调节的摇杆支持枢轴126所代替。如图3D所示，该枢轴包括：螺纹杆126a，它可相对于其轴孔126b被手动地进行调节，并依靠锁紧螺帽126c来夹紧。该可调节的枢轴126可被用于控制在本系统内间隙的杠杆，继而会产生所述的气门升程。

与图1不同的其他重要地方是提供了一个弹簧134以省略挡板40，该弹簧134可在总合杠杆16的后部延伸段16a上向下方推。因此，枢轴22总是应用一个向下的力到该较低的摇杆24，使摇杆24保持与固定的枢轴126和气门杆28接触，而使得在其中一个凸轮随动件20与它的相关凸轮14之间建立一个空隙时，通过所述弹簧134的动作使另一个凸轮随动件20与它相关的凸轮12发生接触。

在图3A至图3D所示的实施例中，弹簧134是一个压缩弹簧，作用在气缸盖上的固定点与支架136之间，该支架136被旋转地安装在总合杠杆16的延伸段16a上。

现在，本发明的其他实施例将描述在同样原理的所有操作，即提供用于较低摇杆24的可调节的枢轴，以及提供用于促使较低摇杆在一端与可调节的枢轴发生接触、在另一端与气门杆发生接触的弹簧。这些实施例互相之间在所述可调节的枢轴的设计、在弹簧的设计，以及在它们驱动的气门数量上都有区别。

图4A至图4C所示的实施例区别于图3A至图3D所示的实施例，区别在于：作用在所述总合杠杆的后部延伸段上的压缩弹簧134已经被作用在所述总合杠杆16的前端的扭转弹簧234所替代，但仍保持在同一方向即向下方作用在较低摇杆24上。而且，在枢轴126的位置上具有一个可调节长度的柱，带有固定长度的柱的枢轴226被安装在气缸盖内，安装的方式使得在完全组装之后该枢轴的位置能从该气缸盖的外部来调节，甚至当该发动机在运转时也能从气缸盖的外部来调节该枢轴的位置。该枢轴226的柱具有一个倾斜的较低的面，该柱被安装在气缸盖内的一个柱孔内，该柱孔以某个角度与第二柱孔交叉。一个调节楔244可依靠螺杆246在该第二柱孔内移动，并依靠锁紧螺帽248固定其位置。通过在第二柱孔内移动楔244，在两个倾斜面之间的相互作用会导致所述枢轴226的柱在其柱孔内移动以在所述气门驱动系统中设定想要的间隙。

还需要注意的是，本发明的这个实施例即枢轴226的头部不需要是部分球形(如图3D所示)，但该头部可以是部分圆柱形。

图5A和图5B所示的实施例与图4A和图4B所示的实施例之间的区别仅在于弹簧334的设计。一螺旋弹簧被采用在所述总合杠杆16的前端，该螺旋弹簧附着在比所述气门杆28的尖端更低的位点处。因为这个几何构型，该弹簧334需要在所述总合杠杆16上向下拉，这将建议采用一个可膨胀的弹簧。然而，由于在膨胀弹簧的可靠性方面存在一些问题，所采用的膨胀弹簧334被装入气缸336内锚定到发动机气缸盖，该弹簧作用在该气缸盖和一活塞之间，该活塞安装在一杆338上，该杆是旋转地连接到所述总合杠杆16。

图6A和图6B所示的实施例与图5A和图5B所示的实施例之间的区别在于该气门机构作用在两个气门30a与30b上，而且，类似于图2所示的现有技术的驱动机构，本实施例也具有两个较低摇杆24a与24b，它们安装在所述总合杠杆16的枢轴22上。在本实施例中，较低摇杆24a与24b的端部是装在第二枢轴426上的，该第二枢轴426是刚性地安装在杆426a上以形成一个T-件，该T-件的高度可调节，调节的方式与在图4和图5的实施例中所描述的方式相同。

为了对于一对气门采用单一调节方式，非常重要的是，在该对气门的气门尖端位置上相对于凸轮轴不存在明显区别，因为没有任何装置用于补偿这种类型的变化，会导致在该两个气门上的不同的气门升程特征。如果在所安装的气门高度有任何差别，它会在安装该气门机构之前被检测到，并可采用稍有高度差别的气门来校正，或者采用在每个气门顶部的简单薄垫片装置来校正，从而消除误差。

为解决同样的问题，图7A和图7B中的实施例与之前的实施例的区被在于：第二枢轴526能相对于它的柱526a围绕销527的轴旋转，该轴垂直于第二枢轴526的轴。在本例中，在枢轴526的末端的轴销可以是桶装的，以使得在较低摇杆24a和24b的柱孔内是线形接触而优于表面接触。

图8A至图8D的实施例采用了一个悬臂机构来调节在本系统中的间隙。特别地，较低摇杆624的端部是枢接到一个接头650，它自身在球状物652内摇动，用作固定的支点。该接头650的反向端是旋转地连接到一个调节螺栓654的端部。该调节螺栓是与调节机构一起安装，该调节机构具有分离的设置，优于采用锁紧螺帽来夹紧调节螺杆。

所述调节螺栓654具有一个精细的齿节螺纹，安装入一个上部枢轴660，该枢轴自身旋转，定位在气缸盖内。该上部枢轴660具有一个球状轴承662或者类似特征以城堡型结构664接合在轴环666的裙状部分，该轴环被限制为与调节螺栓654一起旋转。该轴环城堡型结构664是通过弹簧的作用被支撑与球状物接触，这导致本系统具有一系列分离的调节位置。

所述调节螺栓654的较低端是旋转地与第二枢轴668接合的，该第二枢轴668是旋转地被接纳在叉形物的臂内的成列的柱孔内，形成枢轴接头650的一部分。

从图8C和图8D中可见，发动机盖670需要被去除，以便调节在本系统中的间隙。这是一个优点，因为它使得本气门机构能够对间隙进行检测，它避免了任何从本调节系统中发生的可能的油泄露，以及通过安装该发动机盖来锁定本调节系统的合适位置。

安装发动机盖避免了由于振动带来的所述调节系统的任何移动，因为所述城堡型轴环666不再具有足够的间隙来压缩其弹簧，且跨越球状物662安装到所述上部枢轴。

本发明的这个实施例的另一个特征是：控制弹簧134仅当安装了发动机盖时才成为预载，这样显著改善了安装和调节的容易程度。

Claims (1)

1.一种用于驱动内燃机的提升气门（28）的机构，包括：两个同轴装配的凸轮（12、14），分别与凸轮（12、14）相接触的凸轮随动件（18、20）被装配在普通总合杠杆（16）上，该杠杆是可与所述两个凸轮（12、14）的瞬时总升程成比例地移动的，以及摇杆（24），可旋转地连接到所述总合杠杆（16），并用于打开发动机气门（28），其特征在于：所述摇杆（24）是围绕具有固定的预设位置的枢轴（126、226、326、426、526、626）旋转的，在所述总合杠杆（16）与在所述发动机上的固定点之间设有控制弹簧（134、234、334、434、534、634）以促使所述摇杆（24）接触所述气门（28）的尖端和摇杆的枢轴，同时所述气门被关闭。

2．根据权利要求1所述的机构，其特征在于：所述控制弹簧也作用以支撑其中一个凸轮随动件（20）总是与凸轮（14）相接触。

3．根据权利要求1或2所述的机构，其特征在于：所述摇杆（24）是由实心枢轴（126a）来支撑的，该枢轴接合在气缸盖内，在该气缸盖内的所述枢轴的位置是可通过螺旋机构来调节的。

4．根据权利要求1所述的机构，其特征在于：一个或多个摇杆（624）是由枢接接头（650）的一端可旋转地支撑的，该连接物是围绕在气缸盖内的固定的枢轴（652）旋转的，并通过所述摇杆（624）的支撑端的位置是可调节的方式连接到一螺旋机构（666）。

5．根据权利要求1所述的机构，用于驱动发动机的两个提升气门，所述机构具有连接到用于打开各个气门的总合杠杆的两个摇杆，其中，所述摇杆是支撑在一普通实心枢轴（426）上，该枢轴接合在气缸盖内，在该气缸盖内的所述枢轴的位置是可通过螺旋机构来调节的。

6．根据权利要求1所述的机构，用于驱动发动机的两个提升气门，所述机构具有连接到用于打开各个气门的总合杠杆的两个摇杆，其中，所述两个摇杆是由一枢轴（526）支撑的，该枢轴是自由地围绕一轴旋转的，该轴垂直于所述枢轴的轴，而相对于所述气缸盖的所述枢轴的轴的位置是可通过一螺旋机构来调节的。

7．根据权利要求3至6之一所述的机构，其特征在于：所述螺旋结构是这样实现的以便当所述气门驱动机构被完全组装在所述发动机内时，间隙可被调节。

8．根据权利要求7所述的机构，其特征在于：所述螺旋机构包括调节螺杆和锁紧螺帽。

9．根据权利要求7所述的机构，其特征在于：所述螺旋机构并入一索引装置，该装置限定了一系列分离的调节位置。

10．根据权利要求9所述的机构，其特征在于：所述螺旋机构的运动是被进出口盖阻挡的，该进出口盖用于抑制所述索引装置的运动。

11．根据权利要求1、2、4、5或6的任意一个权利要求所述的机构，其特征在于：所述控制弹簧邻接可移动的进出口盖，只有当安装所述进出口盖时，所述控制弹簧是张紧的。

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