CN102510933A - 发动机气门系统 - Google Patents

Abstract

一种发动机气门系统，包括：两个同轴安装的凸轮（10、12）；总合摇臂（14），连接到这两个凸轮的随动件（16、18），并可按比例地相对于各个凸轮的提升的瞬时总量；以及气门驱动摇臂（20），枢转地连接到总合摇臂（14），并根据总合摇臂（14）的运动而可操作地打开发动机气门（22）。在本发明中，气门驱动摇臂（20）停靠在液压间隙调节器（24）上。提供控制弹簧（136）来促使总合摇臂（14）在某个方向运动以致压缩液压间隙调节器（24）。当发动机气门（22）是关闭且凸轮随动件（16、18）是在两个凸轮（10、12）的基圆上时，关联于控制弹簧（136）的止动器（138）限制总合摇臂（14）的运动朝向液压间隙调节器（24）以致设置在气门系统内的间隙。

Description

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，该系统采用两个凸轮来作用在一个气门上， 通过一种总合机构来获得可变的气门事件持续时间和升程。

背景技术

附图中的图1显示了在美国专利US 6,941,910中揭示的一种凸轮总合发动机气门系统，本发明是基于该系统的。该气门系统包括两个凸轮10和12以及凸轮总合摇臂14，这里也称为上摇臂，它具有与两个凸轮接触的凸轮随动件16和18。下驱动摇臂20枢转地连接到总合摇臂14，该下驱动摇臂20的一端作用在气门22，而它的另一端停靠在液压间隙调节器24上。可调节的止动板26被用于通过设置枢轴30的高度来限制液压间隙调节器24的扩张，该枢轴30将下摇臂20连接到上摇臂14。因此，下摇臂20的位置是由它与气门22的尖端的接触来限定的，液压间隙调节器24支持枢轴30对抗可调节的止动板26。

采用液压间隙调节器的凸轮总合气门系统需要可调节的止动板或者分级垫片以致使系统间隙可被调节，继而使气门升程可被调节。这个间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气门被关闭的同时，所述系统中仍保持正确的间隙量。第二，气门触发摇臂是通过液压间隙调节器的扩张一级间隙调节系统而保持与气门的尖端相接触，以致任何间隙必须在其中一个凸轮和它对应的随动件之间出现。

申请人更早时已经在国际专利申请WO2008/139221中提出了一种凸轮总合发动机气门系统，该系统如附图中的图2所示。该图显示了一个与图1所示的气门系统类似的气门系统，在该气门系统中，类似的部分已经标注了相同的附图标记以避免重复。这里，气门下驱动摇臂20是安装在一个手动可调节枢轴32上。该气门升程是可通过螺丝机构34来调节的，且通过控制弹簧36在该气门2的尖端与下摇臂20之间随时保持接触。

这个设计不能从自动间隙调节器中受益，它是由一个机械式间隙调节器来替换以在系统中保持正确的间隙量，同时这些气门是关闭的。然而，需要一个可调节枢轴32来使得在该系统中的间隙量是可被调节的。缺乏这样的适应性，就无法补偿制造公差，这会导致在汽缸之间的气门升程的明显变化，并会潜在地损伤在系统的部件之间的冲击力。虽然WO2008/139221所述的系统提供了间隙调节功能，但它需要显著的包装空间，而这并不是在所有发动机中都具备的。而且，在发动机的整个使用寿命中，液压间隙调节器的应用可补偿热膨胀的效应和部件损耗，同时在该发动机的使用寿命中机械式调节不得不适应所有操作条件。

发明目的

本发明的目的在于提供一种气门系统，该系统采用两个凸轮通过总合机构来作用在气门上，该系统保持了液压间隙调节器的优点，同时当凸轮随动件是在它们关联的凸轮的基圆上同时关闭气门时，该系统还能控制间隙。

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；总合摇臂，连接到这两个凸轮的随动件，并可按比例地相对于各个凸轮的提升的瞬时总量；以及气门驱动摇臂，枢转地连接到总合摇臂，并根据所述总合摇臂的运动而可操作地打开发动机气门；其中，所述气门驱动摇臂停靠在液压间隙调节器上，提供控制弹簧来促使所述总合摇臂在某个方向运动以致压缩所述液压间隙调节器，以及当所述发动机气门是关闭且所述凸轮随动件是在所述两个凸轮的基圆上时，止动器是关联于所述控制弹簧以致限制所述总合摇臂的运动朝向所述液压间隙调节器，以致设置在所述气门系统内的间隙。

所述止动器可采取这样的形式：固定最大长度的伸缩的轴环支柱，在一端连接到所述总合摇臂，而在另一端连接到安装点，该安装点相对于发动机装置是固定的。作为轴环支柱的替代方案，也可采用柔性的缆绳或链条，以相同的方式进行连接。

所述促使总合摇臂在某个方向运动以致压缩液压间隙调节器的控制弹簧可适合地包括环绕所述支柱或缆绳的压缩弹簧，但也可采用其他形式的弹簧。例如，该控制弹簧可采用以下形式：扭簧或伸缩弹簧。

优选地，所述止动器的位置是可调节的，以致使得在所述系统内的间隙是可调节的。

如果所述止动器是采用支柱或缆绳的形式，它的另一端可被连接到安装在发动机盖内的调节螺钉。可替代地，所述支柱可以具有可调节的长度，并连接到固定的安装点。

附图说明

本发明将进一步通过实施例结合所附的附图来进行描述，在这些附图中：

图1显示了来自美国专利US 6,941,910的已知的一种气门系统；

图2显示了由本申请人在国际专利申请WO2008/139221中早已提出的一种气门系统；

图3是本发明所述的一种气门系统的立体图；

图4是在图3中所示的气门系统的侧视图；

图5是在图3和图4中所示的气门系统的端视图；

图6是在图4中沿A-A线指示的平面的截面图；

图7是在图6的截面图中的指示为B的圆圈内的放大尺寸的局部细节图；

图8是类似于图3所示的气门系统的立体图，显示了本发明所述的第二种具体实施方式；

图9是类似于图6所示的截面图，显示了本发明所述的第二种具体实施方式；

图10是类似于图4所示的侧视图，显示了本发明所述的第三种具体实施方式；

图11至图13是穿过本发明所述的第三种具体实施方式的截面图，分别显示图10中所指示的A-A截面、B-B截面和C-C截面。

具体实施方式

本发明所述的气门系统的部件都是类似于参考图1和图2所描述的已知的那些部件，它们再次分配采用相同的附图标记类，而不再详细对它们进行描述。为有助于识别由本发明所引入的变化，从现有技术中已知的所有部件都已经分配了低于100的附图标记，而新的部件采用大于100的附图标记。

图3至图7所示的具体实施方式中具有两个提升气门22，它们共享一个气门驱动系统，该系统包括：两个驱动摇杆20，安装在共同的枢轴30上，并搁置在共同总合摇杆14的相对侧面上。一对凸轮10跨骑单个凸轮12和共同总合上摇杆14这些凸轮的随动件16，这对凸轮10是通过由总合摇杆14所支撑的一个轴而互相连接的，以致这些随动件16（最好如在图4中所示）也跨骑该总合摇杆14。凸轮10、凸轮随动件16，以及在共同总合摇杆14附近的驱动摇杆20的这个对称关系确保了在所述总合摇杆14上的力总是平衡的，避免该总合摇杆的任意倾斜而导致对准状态的扭曲。

当这两个凸轮10和12旋转时，仅有所述气门22是打开的，同时两组随动件16和18都没有在它的关联的凸轮10和12的基圆上。当这两组随动件都是在它们的凸轮凸角上时，所述气门是打开的，该气门的打开程度是由这两个凸轮的瞬时提升的总和来决定的。这些凸轮10和12可相对于彼此而被分别定相， 并相对于发动机的机轴进行定相，以使得该气门事件的持续时间、升程和相位是可被改变的，以致适合主要的发动机操作条件。

本发明是关注在气门系统中的间隙的设置，当两组凸轮随动件16和18是在它们各自凸轮的基圆上时，以及当这些气门22都是关闭时。支持所述两个驱动摇杆20的液压间隙调节器24的动作是倾向于完全去除这个间隙，并将这两组凸轮随动件16和18推进与它们各自的凸轮10和12相接触。

为避免这种情形的发生，本发明所示的具体实施方式包括由控制弹簧136所围绕的轴环支柱138。该支柱138是由两部分138a和138b组成，这两部分可相对于彼此滑动，以致减少该支柱138的长度，但一旦它达到在图7中所示的端部位置时，它的长度不能进一步增加。部分138a是枢转地连接到总合摇杆14，同时在支柱138的相对的一端，部分138b是连接到一个安装点，该安装点在发动机汽缸头的盖140上。

所述安装点（标记为134）包括：中空帽134a，具有螺纹孔，该孔接纳一个外螺纹活塞134b，该活塞枢转地连接到支柱138的上部分138b的端部。该中空帽134a具有一个外台肩，该外台肩邻近汽缸头盖140的下侧，以致该帽134a的旋转导致活塞134b的高度在所述帽的螺纹孔内移动，将所述支柱138的端部相对于汽缸头盖140进行定位。所述帽134a是滑动地接纳进入该汽缸头盖140，且它的旋转位置是由锁定螺母135来固定的。

在图7中显示了当两组凸轮随动件16和18都在它们关联的凸轮10和12的基圆上时，所述支柱138在它的位置内。控制弹簧136使所述总合摇杆14围绕枢轴30顺时针旋转，以致随动件16接触它们的凸轮10，同时随动件18是离开它的凸轮凸角12，通过支柱138使随动件18偏离想要的间隙。通过调节安装点134的位置，也就是，通过在帽134a内对活塞134b进行再定位，由所述支柱138所形成的止动器的位置可以被改变，以便设置想要的系统间隙。

当所述液压间隙调节器24试图在这个位置扩张所述支柱138时，不能施加足够的力来压缩所述控制弹簧136，这样限制了所述液压间隙调节器24的扩张。当所述两组随动件16和18离开它们各自的凸轮的基圆并移动到凸轮凸角上时，总合摇杆14围绕枢轴30旋转，以致将这两组随动件16和18 引入与它们各自的凸轮10和12接触，然后所述弹簧136被压缩，同时气门22都被打开。虽然该控制弹簧136不能被由所述间隙调节器24所施加的力来压缩，但它不能抵抗所述气门弹簧的力，这些弹簧通过所述两个驱动摇杆20和枢轴30将反作用力施加到所述总合摇杆14上。

从上属于说明中可以清楚知道，所述支柱138的目的是限制这样的程度：当所述气门都是关闭时，所述控制弹簧136可扩张，而不妨碍当这些气门被打开时该控制弹簧136的压缩。所述支柱138需要是沿着长度轴环的，但不能在设定的限度之外再延展。如果用链条或缆绳替代该支柱138时，仍可产生相同的功能。

设定想要的系统间隙不需要通过移动所述安装点134来实现。可替代的方案是，可以减少或增加所述支柱138的最大长度，因而相对于固定的安装点产生作用。

在本发明的第二个具体实施方式中，压缩弹簧136和支柱138是由扭簧236来代替，该扭簧具有一种装置来限制它的运动。所述间隙是通过调节对于扭簧的扩张止动器来进行控制的。该止动器自身被显示为一个凸轮238，该凸轮作用在扭簧236上，并通过调节螺钉242和锁定螺母244将该止动器保持在合适的位置，该调节螺钉是通过螺纹进入所述汽缸头盖240内。可替代地，该止动器可以被设计为接触总合摇杆14，而不是接触扭簧236。

上面描述的这两个具体实施方式提供了机会使得所述系统间隙可被调节，同时该发动机是被完全装配的，因为该调节系统可从所述凸轮轴盖的外部进入而达到，但在图10至图13中所示的第三个具体实施方式则提供了这样的优势：使得可再该系统被装配到汽缸头之前进行所述系统的调节。

在所示的第三个具体实施方式中，提供一个载体350，所述两个凸轮10和12以及摇杆系统14和20都被安装在该载体。然后，将装配好的载体350安装到汽缸头作为一个单独的单元。所述间隙的调节是在所述载体组件被安装到汽缸头之前进行的，因为该载体组件已经包含了指示系统间隙的所有组件——也就是凸轮10和12、总合摇杆14、复位弹簧支柱336和228（与在第一个具体实施方式中一样）以及它对于汽缸头盖的安装点。所有其他部件与所述气门和所述汽缸头的公差将通过液压间隙调节器24而得到补偿，并不会影响所述系统的运行间隙。

图11显示了所述凸轮轴轴承的上半部分是如何由所述汽缸头盖340来形成的，而该述凸轮轴轴承的下半部分形成凸轮轴载体350的一部分。所述载体350还包括液压空隙调节器24和它们关联的供油系统。所述摇杆系统是通过所述液压间隙调节器24和复位弹簧336和它的支柱338来定位的，同时所述凸轮载体350和汽缸头盖340组件是被安装到所述发动机，以致所述气门驱动摇杆将会正确地定位在相应的气门尖端上。

除了整合了所述间隙调节器24，所述凸轮轴载体350还包括用于润滑所述凸轮轴轴承的油道，以及用于控制这些凸轮的相对相位的油道。

因此，本发明使得液压间隙调节器的优势可被保持，同时使得发动机气门系统可作为一个单元来供应，它的操作间隙已经设定。

Claims (14)

1.一种发动机气门系统，包括：两个同轴安装的凸轮（10、12）；总合摇臂（14），连接到这两个凸轮的随动件（16、18），并可按比例地相对于各个凸轮的提升的瞬时总量；以及气门驱动摇臂（20），枢转地连接到总合摇臂（14），并根据所述总合摇臂（14）的运动而可操作地打开发动机气门（22）；其中，所述气门驱动摇臂（20）停靠在液压间隙调节器（24）上，提供控制弹簧（136）来促使所述总合摇臂（14）在某个方向运动以致压缩所述液压间隙调节器（24），以及当所述发动机气门（22）是关闭且所述凸轮随动件（16、18）是在所述两个凸轮（10、12）的基圆上时，止动器（138）是关联于所述控制弹簧（136）以致限制所述总合摇臂（14）的运动朝向所述液压间隙调节器（24），以致设置在所述气门系统内的间隙。

2.根据权利要求1所述的发动机气门系统，其特征在于：所述止动器包括固定最大长度的伸缩的轴环支柱（138），在一端连接到所述总合摇臂（14），而在另一端连接到安装点（134），该安装点相对于发动机装置是固定的。

3.根据权利要求1所述的发动机气门系统，其特征在于：所述止动器包括固定最大长度的缆绳或链条，在一端连接到所述总合摇臂（14），而在另一端连接到安装点（134），该安装点相对于发动机装置是固定的。

4.根据权利要求2或3所述的发动机气门系统，其特征在于：所述促使所述总合摇臂（14）在某个方向运动以致压缩所述液压间隙调节器（24）的控制弹簧（136）包括环绕所述支柱或缆绳的压缩弹簧。

5.根据权利要求2至4之一所述的发动机气门系统，其特征在于：所述止动器的位置是可调节的，以致使得在所述系统内的间隙是可调节的。

6.根据权利要求5所述的发动机气门系统，其特征在于：相对于发动机装置是固定的安装点的位置是可调节的。

7.根据权利要求5所述的发动机气门系统，其特征在于：所述支柱、缆绳或链条的最大长度是可调节的。

8.根据权利要求1所述的发动机气门系统，其特征在于：所述控制弹簧是扭簧，所述止动器产生作用以致限制角度至所述扭簧能松开。

9.根据权利要求8所述的发动机气门系统，其特征在于：所述止动器是被安装到在所述发动机上的固定点，并作用在所述控制弹簧上。

10.根据权利要求8所述的发动机气门系统，其特征在于：所述止动器是被安装到在所述发动机上的固定点，并作用在总合杠杆上。

11.根据前述任意权利要求之一所述的发动机气门系统，其特征在于：当所述系统是被完全组装时，所述总合摇杆系统的间隙可被调节。

12.根据前述任意权利要求之一所述的发动机气门系统，其特征在于：所述总合摇杆系统和所述凸轮轴都被组装进入一个凸轮轴载体，作为一个预组装单元安装到所述发动机。

13.根据权利要求12所述的发动机气门系统，其特征在于：所述凸轮轴载体组件整合了液压间隙调节器和它们相关联的供油通道。

14.根据权利要求12或13所述的发动机气门系统，其特征在于：所述凸轮轴载体组件包括用于润滑凸轮轴轴承的油道，以及用于控制这些凸轮的相对相位的油道。

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