CN101970809B - 具有可变升程和可变持续时间的发动机气门系统 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种用于发动机气门系统的改进，该类型的发动机气门系统包括：两个同轴安装的凸轮；总合摇杆(14)，联接到与两个凸轮(10、12)接触的凸轮随动件(16、18)，可在各自凸轮的升程的瞬间的总和成比例地移动；以及气门致动摇杆(20)，枢轴地联接到所述总合摇杆(14)，并可操作地打开依赖于所述总合摇杆的运动的发动机气门。在本发明中，所述总合摇杆与所述凸轮随动件(16、18)的联接以及所述总合摇杆与所述气门致动摇杆(20)的联接的至少一个联接并入一个可调节的偏心机构，该偏心机构是可旋转的，使得在所述气门系统内的空隙能被设定。

Description

具有可变升程和可变持续时间的发动机气门系统

技术领域

本发明涉及一种发动机气门系统，采用两个凸轮通过总合机制作用在气门上。

背景技术

附图中的图1显示了在美国专利第6,941,910号中公开的一种凸轮总合发动机气门系统，它是本发明所依据的发动机气门系统。该气门系统包括两个凸轮10和12，以及一个凸轮总合摇杆14，这里也称为上摇杆，具有与两个凸轮分别接触的凸轮随动件16和18。下致动摇杆20是轴向地连接到该总合摇杆14，作用在气门22上的一端，而该气门的另一端停留在液压间隙调节器24上。通过设置枢轴30的高度，采用可调节的挡板26限制该液压间隙调节器24的扩张，该枢轴30将下摇杆20连接到上摇杆14。因而，下摇杆20的位置是由它与气门22的尖端接触的方式来限定的，而液压间隙调节器24的扩张相对于可调节的挡板26支持枢轴30。

采用液压间隙调节器的凸轮总合气门系统需要可调节的阻塞件，或者分级的垫片，以便使该系统的空隙可被调节，进而使气门升程可被调节。这个空隙调节的功能是双重的。第一，液压间隙调节器的扩张被限制以致在该系统中保持恰当的空隙量，同时这些气门被关闭。第二，该气门制动摇杆是通过液压间隙调节器和空隙调节系统的扩张而保持与该气门的尖端接触的，以致在任意一个凸轮轮廓与它自身的随动件之间必须出现空隙。

早在申请号为0708967.5的英国专利中，申请人提议了如附图中的图2所示的一种凸轮总合发动机气门系统。该图显示了一个与图1所示的气门系统近似的气门系统，在该系统中，类似的部件以相同的参考数字来标注以避免重复。这里，气门制动下摇杆20被安装在手动调节枢轴32上。该气门升程是可通过螺旋机构34来调节的，并通过控制弹簧36在气门22的尖端和下摇杆20之间保持接触。

这个设计取代了带有机械式空隙调节的液压间隙调节元件，并在该系统中保持恰当的空隙量，同时关闭这些气门。然而，需要调节枢轴32来使在该系统中的空隙量可被调节。在缺乏这种调节性的情况下，将无法补偿制造公差，这将会导致在汽缸之间的气门升程的显著变化，并潜在地损害在该系统的组件之间的冲击力。当它提供用于空隙调节时，英国专利GB 0708967.5所述的系统需要显著的包装空间量，而在所有发动机中这是不可能实现的。

发明目的

因此，本发明的优势在于提供了一种更紧凑的调节系统，该系统仍能保持手动调节的所有益处。

发明内容

根据本发明所述，提供了一种发动机气门系统，包括：两个同轴安装的凸轮；总合摇杆，联接到与两个凸轮接触的凸轮随动件，可在各自凸轮的升程的瞬间的总和成比例地移动；以及气门致动摇杆，枢轴地联接到所述总合摇杆，并可操作地打开依赖于所述总合摇杆的运动的发动机气门，其中，所述总合摇杆与所述凸轮随动件的联接以及所述总合摇杆与所述气门致动摇杆的联接的至少一个联接并入一个可调节的偏心机构，该偏心机构是可旋转的，使得在所述气门系统内的空隙能被设定。

所述偏心机构可方便地形成在所述总合摇杆与所述气门致动摇杆之间的联接的一部分。

优选地，提供一种调节机构以设定所述偏心机构相对于所述气门致动摇杆或者相对于所述总合摇杆的角度位置。

可替代地，所述偏心机构形成在所述总合摇杆与一个或多个所述凸轮随动件之间的联接的一部分。

所述偏心机构的角度位置是可通过螺旋机构来调节的，该螺旋机构是可锁定的以保持它的设置。可选地，所述偏心机构具有一系列分离的调节位置，并通过兼容部件的动作而保持在某个分离的位置。

本发明是基于这样的事实：对于一个凸轮总合系统，采用手动空隙调节是有优势的，因为在摇杆系统内在它的动作周期内的一些点通常存在空隙。然而，如果采用液压元件，需要限制这些液压元件的膨胀。在传统的气门机构中，液压元件提供了许多优点，但对于凸轮总合系统并不相关，在凸轮总合系统中，是通过手动调节或薄垫片来限制元件的膨胀。作为已必需的一种手动调节方法，代替间接地通过限制液压元件的膨胀的方式来控制气门机构组件的位置的方法，将该调节直接应用到所述气门机构系统是有利的。

本发明的优选实施例提供了一种手动调节系统，该系统是合并进入摇杆机构，并当该气门系统被组装进入发动机时是可被调节的。正如英国专利GB0708967.5所述，所述系统采用一个控制弹簧来保持整个操作周期中在下摇杆和气门尖端之间的接触。

一个偏心机构，例如，带有两个圆柱面的偏心杆，这两个圆柱面的轴是相互偏离的，该偏心杆接合在总合杆内，提供对所述气门系统的调节。这个方法提供了用于调节所述气门系统的轻量的和紧凑的解决方案，因而相比于已知的传统的总合气门系统而言，本发明所述气门系统只需要非常小的附加空间。

因而，不需要拆卸凸轮轴和摇杆系统就可进行空隙调节。在本系统中，不存在液压元件，这意味着：能够容易地进行连贯一致的气门升程测量，且允许直接重新测量和调节每个汽缸的气门升程。

附图简要说明

本发明在这里将进一步通过实施例结合附图的方式来描述，在附图中：

图1显示了已知的在美国专利US 6,941,910中的一种气门系统；

图2显示了之前在国际申请WO2008/139221中所提议的一种气门系统；

图3A是本发明的第一个实施方式所述的气门系统的立体图，显示该气门系统的已装配状态；

图3B是图3A所示的气门系统的部分爆炸立体图；

图3C是图3A和图3B所示的气门系统的端视图；

图3D是在图3C中沿I-I线的剖视图；

图3E显示了图3D的部分区段的放大示意图；

图4A是本发明的第二个实施方式所述的气门系统的立体图，显示该气门系统的已装配状态；

图4B是图4A所示的气门系统的部分爆炸立体图；

图4C是图4A和图4B所示的气门系统的端视图；

图4D是在图4C中沿II-II线的剖视图；

图4E显示了图4D中沿III-III线的剖视图；

图5A是本发明的第三个实施方式所述的气门系统的立体图，显示该气门系统的已装配状态；

图5B是图5A所示的气门系统的部分爆炸立体图；

图5C是图5A和图5B所示的气门系统的端视图；

图5D是在图5C中沿IV-IV线的剖视图；

图5E显示了图5D的部分区段的放大示意图。

优选实施方式详述

本发明的第一个实施方式，如图3A和图3B所示，具有许多与申请人的早期专利所建议的显示在图2中相同的元件，这些再次使用的元件将标注已经使用的类似的参考数字。特别地，带有凸轮随动件16和18的上摇杆14被用于操作两个气门22，并通过轴30联接到两个下摇杆20，这些下摇杆20致动对应的气门22。在本例中，这些下摇杆在它们远离在固定的枢轴132上的气门22的端部被支撑。一个控制弹簧36驱使上摇杆14向下，以致下摇杆20保持与气门22随时接触。控制弹簧36也顺时针地偏离上摇杆14，如图所示，以致凸轮随动件16被保持与它的相关的凸轮凸角随时接触，当这些气门被关闭时设定在该系统中的空隙，而且在两个凸轮的基圆上的两个凸轮随动件被展开在凸轮随动件18和它的相关的凸轮凸角之间。

将下摇杆20连接到总合摇杆14的枢轴30可形成作为一个偏心机构。该枢轴30与总合摇杆14接触的部分的轴是偏离接合两个下摇杆20的部分的轴。这允许通过该枢轴的旋转，使总合摇杆14的位置可相对于气门致动摇杆20被调节。

为了设置枢轴30的位置，其中一个气门致动摇杆20配合一个调节螺杆40，该螺杆40接合在枢轴30的凹孔内，如图3E的细节所显示。当所述气门被致动时，该枢轴30受制于单向扭矩，因此仅需要调节螺杆来对抗这个扭矩，这将总是支撑在该枢轴30的凹面与该螺杆40的尖端接触。该枢轴30的偏心度需要设在一个可接受的调节范围，将会是小于1mm，因而，仅需要非常适度的力施加在该螺杆上，以便抵抗所产生的扭矩。

图3E的细节显示了改调节机构的结构。调节螺杆40接合在枢轴30的轮廓上的凹孔内，并以螺纹旋入气门致动摇杆20。为了避免当所述气门系统在操作时该调节螺杆40的任何旋转，在该螺杆的上部形成一个正方形区域。止动弹簧42(参见图3B)被用于夹住气门致动摇杆在它的固定枢轴132上，接合调节螺杆40的平的侧面，以致转动该螺杆使止动弹簧偏转。而这将允许该螺杆可有意地调节，该弹簧力将避免该螺杆在操作中因振动而发生旋转。

本发明所述的第二个实施方式，如图4A至图4E所示，采用与第一个实施方式相同的调节原理，但取代了将调节螺杆40定位在气门致动摇杆内的结构，而是将一个类似的调节螺杆40’合并进入总合螺杆14。这个设计在一些应用中是有利的，如汽缸头设计阻止轻易进接定位在气门致动螺杆20内的调节螺杆。

正如之前的实施方式，枢轴30具有凹孔，可由调节螺杆40’接合该凹孔，如在图4D中所示。该调节螺杆40’也在它的上部有一个正方形区域，以使得它能以简单的方式被锁定，以避免当该发动机在操作时螺杆发生转动。在本例中，螺杆40’是通过滑动柱塞50来锁定的，该柱塞50紧密配合在螺杆40’上的平面，而弹簧夹52定位在总合螺杆14的周围，并驱使该柱塞进入它的孔，以致该柱塞保持与螺杆40’接触。

螺杆40’可采用小的六角形栓通过在凸轮轴与用于两个凸轮随动件16a和16b的轮轴17的中心部分之间的空隙而进接。该设计允许直接设定该气门系统的空隙，采用测隙规来测量在单个凸轮随动件18与它的凸轮凸角之间的空隙。

本发明的第三个实施方式，如在图5A至图5E中所示，将一个偏心机构合并入枢轴，该枢轴将凸轮随动件18联接到总合螺杆14。在凸轮随动件18与它的对应凸轮凸角之间的空隙可通过直接旋转安装在总合摇杆14上的轴销60来调节。该轴销60具有对齐的圆柱面，这些圆柱面接合在总合摇杆14内的对齐的安装孔62，该轴销60还具有非共轴的圆柱面，该圆柱面作为适用于凸轮随动件18的沟槽，该凸轮随动件18被构造为一个滚针轴承。在该偏心表面的相对侧上的对齐的圆柱面与所述的两个孔62都具有不同的尺寸，以允许轴销60可滑入其位置。除此之外，该轴销60将不能穿过其中一个孔62或者穿过该凸轮随动件18的中心。

所述轴销具有放大的头部70，该头部是中心开孔的，以接纳一个器具，例如六角形栓，以使得该轴销能被转动。这样的旋转将改变偏心圆柱面的位置，并设置在所述气门系统内的空隙。

所述头部70是可回弹地被驱使通过一个弹簧圆盘72对抗总合摇杆14的侧面。正如在图5E中所示，该头部70的下侧面，也就是面对总合摇杆14的侧面，是形成径向皱纹或凹槽，它们接合定位在总合摇杆14的侧面内的盲孔内的滚珠74。这个滚珠捕获机构定义了预定的调节位置，当旋转该头部时，将会遇到抵抗，需要压缩弹簧圆盘72，使滚珠74从一个凹槽穿到下一个凹槽。

所述弹簧圆盘72支持头部70稳固地随时接触滚珠74，以便避免在所述气门系统处于操作时发生任何旋转。正如所述的偏心枢轴，在该调节器上的旋转力是非常适度的，因为它仅采用小的偏心距离。

需要明确的是，进一步的替代的实施方式是可并入具有一系列调节步骤的枢轴，以替代调节螺杆。可设计多种的锯齿状或棘齿状的安排，以便获得这个目标。

与现有设计相比较，本发明的上述实施方式提供了以下的优点：

●不需要液压元件。

●不需要分级组件(例如薄垫片)作为所述气门系统的一部分。

●调节装置可被包含在用于总合摇杆的现有的包装空间内。

●所述系统可被这样设计，以致不需要重大拆解，就能调节气门升程。

●可采用简单和可重复的测量方法来检测气门升程。

●可以进行调整，并即时检查该调整。

Claims (1)

1.一种发动机气门系统，包括：

两个同轴安装的凸轮（10、12）；

总合摇杆（14），联接到与两个凸轮（10、12）接触的凸轮随动件（16、18），所述总合摇杆（14）的移动与这两个凸轮（10、12）的升程的瞬间的总和成比例；以及

气门致动摇杆（20），枢轴地联接到所述总合摇杆（14），并可操作地打开依赖于所述总合摇杆（14）的运动的发动机气门（22），

其特征在于：

所述总合摇杆（14）与所述凸轮随动件（16、18）的联接以及所述总合摇杆（14）与所述气门致动摇杆（20）的联接的至少一个联接并入一个可调节的偏心机构（30、60），该偏心机构是可旋转的，使得在所述气门系统内的空隙能被设定。

2．根据权利要求1所述的发动机气门系统，其特征在于：所述偏心机构形成在所述总合摇杆与所述气门致动摇杆之间的联接的一部分。

3．根据权利要求2所述的发动机气门系统，其特征在于：提供一种调节机构以设定所述偏心机构相对于所述气门致动摇杆的角度位置。

4．根据权利要求2所述的发动机气门系统，其特征在于：提供一种调节机构以设定所述偏心机构相对于所述总合摇杆的角度位置。

5．根据权利要求1所述的发动机气门系统，其特征在于：所述偏心机构形成在所述总合摇杆与一个或多个所述凸轮随动件之间的联接的一部分。

6．根据权利要求1至5中任一权利要求所述的发动机气门系统，其特征在于：所述偏心机构的角度位置是可通过螺旋机构来调节的，该螺旋机构是可锁定的以保持它的设置。

7．根据权利要求6所述的发动机气门系统，其特征在于：所述螺旋机构仅在预定的分离的位置是可锁定的。 

8．根据权利要求6所述的发动机气门系统，其特征在于：提供一种兼容部件以避免当所述气门系统在操作时，所述螺旋机构发生无意的旋转。 

9．根据权利要求7所述的发动机气门系统，其特征在于：提供一种兼容部件以避免当所述气门系统在操作时，所述螺旋机构发生无意的旋转。 

10．根据权利要求1至5的任意之一所述的发动机气门系统，其特征在于：所述偏心机构具有一系列分离的调节位置。

11．根据权利要求10所述的发动机气门系统，其特征在于：所述偏心机构是通过兼容部件的动作而保持在某个分离的位置。

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