CN113606008A - 气门致动系统中的气门挺杆防转装置和气门挺杆组件 - Google Patents

Abstract

发动机气门致动系统包括可旋转凸轮轴、第一气门挺杆和第二气门挺杆，构造成响应于凸轮轴的凸轮的旋转而致动发动机中的气门。发动机气门致动系统包括：防转装置，该防转装置具有套环，该套环具有套筒部分和凸台部分，以及桥接连接器，该桥接连接器被构造成与气门挺杆中的一个联接。气门挺杆中的另一个可滑动地接收在套筒部分中。防转装置与气门挺杆中的一个一起往复运动，并且在使用期间限制气门挺杆中的每一个气门挺杆旋转。

Description

气门致动系统中的气门挺杆防转装置和气门挺杆组件

技术领域

本发明总体上涉及一种气门致动系统，并且更具体地涉及一种用于气门挺杆的防转装置。

背景技术

内燃发动机通常采用多个气门来控制发动机不同零部件之间的流体连接，诸如进气门和排气门，以打开和关闭与燃烧气缸的进气连接和排气连接。通常发动机气门致动是通过发动机的曲轴与一个或多个旋转凸轮轴之间的机械联动装置实现的，所述机械联动装置又可旋转以致动气门。在典型的气门致动系统中，凸轮轴由与发动机飞轮啮合的凸轮齿轮旋转，并且包括多个非圆形凸轮，所述多个非圆形凸轮接合气门挺杆以打开发动机气门，并且允许利用偏置弹簧关闭发动机气门。设置摇臂以前后往复运动以打开和关闭气门、推杆或将气门挺杆联接到摇臂的其他中间硬件。

在操作中，诸如滚子的凸轮从动件直接接触凸轮，并使得气门挺杆能够在发动机壳体的孔内往复运动。适当的操作通常需要气门挺杆相对于它们的往复轴线保持角度取向，或者允许气门挺杆在相对紧密控制的范围内旋转。然而，内燃发动机运行是动态过程。气门挺杆可能变得不对准，可能需要维修或者甚至导致灾难性的发动机故障。这些年来已经提出了用于限制气门挺杆旋转的许多设计，这些设计的范围从气门挺杆自身的几何形状(相对于彼此和/或相对于发动机壳体)到与气门挺杆联接并且被构造成与发动机壳体的多个零部件相接合的专用弹簧夹。在美国专利No.8,826,874中提出了一种已知的防转滚子气门挺杆。该’874专利提出了一种滚子气门挺杆，该滚子气门挺杆具有第一直径的第一端，以及较大直径并且具有被配置成用于接合相邻挺杆上的对应的平面的第二端。在'874专利中提出的策略可以有各种应用，但总是存在改进和发展替代策略的空间。

发明内容

在一个方面，一种用于气门致动系统中的气门挺杆的防转装置包括具有套筒部分和凸台部分的套环。套筒部分包括内周引导表面，该内周引导表面形成限定了孔中心轴线的挺杆孔。内周引导表面具有围绕孔中心轴线在圆周上变化的形状，以限制可滑动地接收在挺杆孔中的第一气门挺杆的旋转。凸台部分包括面向径向向外方向的外周表面。防转装置进一步包括桥接连接器，该桥接连接器从外周表面伸出用于与第二气门挺杆相接合。

在另一方面，一种气门挺杆组件包括具有套环的防转装置，套环具有套筒部分，套筒部分包括形成挺杆孔的内周引导表面和具有外周表面的凸台部分。防转装置进一步包括从外周表面伸出的桥接连接器。气门挺杆组件进一步包括气门挺杆，气门挺杆联接到防转装置上并且限定了在第一轴向主体端与第二轴向主体端之间延伸的纵向挺杆轴线。气门挺杆包括面向第一轴向端的方向的提升表面，以及安装到第二轴向主体端的凸轮从动件。

在另一方面，一种发动机气门致动系统包括具有第一凸轮和第二凸轮的可旋转凸轮轴，第一凸轮具有围绕凸轮旋转轴线的第一凸轮轮廓，第二凸轮具有围绕凸轮旋转轴线的不同于第一凸轮轮廓的第二凸轮轮廓。发动机气门致动系统进一步包括第一气门挺杆，第一气门挺杆具有构造成致动发动机中的第一气门的提升表面，和凸轮从动件，凸轮从动件与第一凸轮接触以使第一气门挺杆响应于第一凸轮的旋转而往复运动。发动机气门致动系统进一步包括第二气门挺杆，第二气门挺杆具有构造成致动发动机中的第二气门的提升表面，和凸轮从动件，凸轮从动件与第二凸轮接触以使第二气门挺杆响应于第二凸轮的旋转而往复运动。发动机气门致动系统进一步包括：防转装置，其包括：套环，所述套环具有套筒部分和桥接连接器，所述套筒部分具有形成挺杆孔的内周引导表面以及具有外周表面的凸台部分，所述桥接连接器从所述外周表面伸出。所述第一气门挺杆可滑动地接收在所述挺杆孔中并且与所述内周引导表面接触以抑制所述第一气门挺杆的旋转。所述第二气门挺杆被固定地联接到所述桥接连接器上，使得所述防转装置响应于所述第二凸轮的旋转而与所述第二气门挺杆一起并且相对于所述第一气门挺杆在提升位置与下降位置之间移动。

附图说明

图1是根据一个实施例的内燃发动机的截面侧视图解视图；

图2是根据一个实施例的气门致动系统的部分截面图解视图；

图3是根据一个实施例的气门组件的分解视图；

图4是穿过图1的发动机的一部分的截面视图；

图5是根据一个实施例的用于气门挺杆的防转装置的图解视图；和

图6是图5的防转装置的另一图解视图，其从图5旋转大约180°。

具体实施方式

参见图1，示出了根据一个实施例的发动机10。发动机10可以包括内燃发动机，例如构造成使用柴油馏分燃料运行的压燃式柴油发动机，然而，本发明不限于此。发动机10包括发动机壳体12和被支撑以在发动机壳体12中旋转的曲轴14。一个或多个燃烧气缸20形成在发动机壳体12中，活塞18构造成在每个燃烧气缸20中以传统的四冲程模式在上止点位置和下止点位置之间往复运动。燃烧气缸20中的一个在下文中以单数示出并提及，燃烧气缸可以布置成任何合适的构造，诸如V型、直列型或另一种。连杆16以通常传统的方式将曲轴14联接到活塞18。第一发动机气门22和第二发动机气门24构造成打开和关闭燃烧气缸20和形成在发动机壳体12中的气体交换导管之间的流体连通。发动机气门22和24中的一个可以包括进气门而另一个可包括排气门，然而，在实际实施策略中，发动机气门22和24都是进气门或排气门，气门横臂34将发动机气门22和24连接到公共摇臂36。应当理解，另外的发动机气门可与燃烧气缸20相关联，但在图1的视图中看不到。

摇臂36是发动机气门致动系统26的一部分。气门致动系统26可以包括可旋转凸轮轴28，该可旋转凸轮轴被联接成例如通过适当的中间齿轮装置而与曲轴14一起旋转。气门致动系统26进一步包括多个气门挺杆，其中一个在42处示出。气门挺杆42通过推杆38与摇臂36连接，并在发动机壳体12中往复运动，以使摇臂36往复运动，从而一起打开和关闭发动机气门22和24。气门挺杆42包括由推杆38接触的提升表面66。在其他实施例中，气门挺杆可以与单个推杆和单个发动机气门相关联，或者可以直接与摇臂联接，或者根据又一结构进行往复运动以致动发动机气门。在图1中示出了与气门挺杆42联接的防转装置80，其细节和功能在此进一步讨论。

现在参见图2和3，示出了包括气门挺杆组件39的气门致动系统26的附加细节。气门挺杆组件39包括第一气门挺杆40和第二气门挺杆42。应当理解，这里对气门挺杆40或42中的任一个的描述和讨论可被理解为类似于气门挺杆40和42中的另一个，除非另有说明或从上下文明显看出。因此，这里使用的术语“第一”和“第二”仅仅是为了方便。第一气门挺杆40和第二气门挺杆42(下文中称为“气门挺杆40”和“气门挺杆42”)可基本相同且可互换以用于发动机10中，然而，本发明并不因此受到限制。

气门挺杆40包括限定纵向挺杆轴线46的挺杆主体44。气门挺杆42包括限定纵向挺杆轴线50的挺杆主体48。挺杆轴线46和50可以垂直于由凸轮轴28限定的凸轮旋转轴线29定向。在所示实施例中，凸轮轴28包括具有围绕凸轮旋转轴线29的第一凸轮轮廓的第一凸轮或凸轮凸角30，以及具有围绕凸轮旋转轴线29的不同于第一凸轮轮廓的第二凸轮轮廓的第二凸轮或凸轮凸角32。第一凸轮轮廓和第二凸轮轮廓在形状上可以是基本上相同的，但是具有围绕凸轮旋转轴线29的不同角度取向。气门挺杆40可以构造成致动发动机10中的一个或多个进气门，而气门挺杆42构造成致动发动机10中的一个或多个排气门，反之亦然。气门挺杆40和42中的每一个都可以联接至防转装置80，如在此进一步讨论的。

在气门挺杆40中，如图3所示，纵向挺杆轴线46在第一轴向主体端52和第二轴向主体端54之间延伸。气门挺杆40和气门挺杆42均可包括提升表面，如上述在气门挺杆42中在66处所示，提升表面面向相应的第一轴向挺杆主体端的方向。气门挺杆40包括安装到第二轴向主体端54的凸轮从动件68。气门挺杆42包括类似安装的凸轮从动件69。每个凸轮从动件68和69可以包括分别与对应的凸轮32和30接触的滚子。凸轮从动件68和第一凸轮32之间的接触使得气门挺杆40能够响应于凸轮32的旋转而往复运动。凸轮从动件69和凸轮30之间的接触使得气门挺杆42能够响应于凸轮30的旋转而往复运动。

如进一步所示，气门挺杆40和类似气门挺杆42包括缩颈部分56。缩颈部分56可包括多个弧形外表面58和60以及与弧形外表面58和60交替布置的多个外平面62和64。还可以在第一轴向主体端52中形成切口74，以去除用于补偿由气门挺杆40承载的防转装置80的质量的质量，如在此进一步讨论的。在所示的壳体表面64中，气门挺杆40还可以包括形成在多个外平面中的一个中并且在多个外平面中的一个处打开的第一承载孔70和第二承载孔72。承载孔70和72用于将气门挺杆40联接到防转装置80，如在此进一步讨论的。气门挺杆40和气门挺杆42的基本相同的构造能够在两种构造中的任一种中与防转装置80联接，如将从图3中明显看出。可以设想这样的实施例，其中，诸如在维修包装或成套工具中，气门挺杆组件39包括，在两种可能的构型中的一种构型中气门挺杆与防转装置80联接的组件，以及在两种可能的构型中的另一种构型中气门挺杆与防转装置80联接的实施例。在其他情况下，维修包装或成套工具可包括两个彼此相同或不同的气门挺杆，其与防转装置80组装在一起，或包装在一起但未组装。如从以下描述中将进一步清楚的，当定位成在发动机10中使用时，防转装置80可以固定地联接到气门挺杆40和42中的第一气门挺杆，并且与气门挺杆40和42中的第二气门挺杆可滑动地联接。当安装在发动机10中时，防转装置80与气门挺杆40和42之间的联接将允许气门挺杆40和42中的每一个的往复运动，但限制气门挺杆40和42中的每一个的旋转。

现在还参见图4，示出了气门挺杆40和42的俯视图，它们可能出现在发动机10中并且被定位成用于在发动机壳体12中往复运动。防转装置80与每一个气门挺杆40和42连接，并且每一个气门挺杆40和42可以往复运动，在图4的图示中进出页面，但是阻止旋转。这种功能基于防转装置80的形状和设计，能够与气门挺杆40和42中的一个固定联接，以及与气门挺杆40和42中的另一个可滑动联接。

现在还参考图5和图6，示出了防转装置80的附加特征。防转装置80包括具有套筒部分84和凸台部分86的套环82。套筒部分84包括形成挺杆孔90的内周引导表面88，挺杆孔限定孔中心轴线92。内周引导表面88具有围绕孔中心轴线92在圆周上变化的形状，以限制可滑动地接收在挺杆孔90中的第一气门挺杆的旋转。如上所述，气门挺杆40或者气门挺杆42可以是可滑动地接收在挺杆孔90中的第一气门挺杆。在实际实施中，内周引导表面88包括与多个内弧形表面100交替布置的多个内平面98。应当理解，例如，气门挺杆40可以可滑动地接收在挺杆孔90中，使得外平面62和64定位成与内平面98成面向关系，并且弧形外表面58和60与内弧形表面100成面向关系。结果，尽管气门挺杆40可以在挺杆孔90内滑动，但是它被限制围绕纵向挺杆轴线46旋转。

凸台部分86包括相对于孔中心轴线92面向径向向外方向的外周表面94。外周表面94可以包括与内平面98相对定位的外平面102，这样使得凸台部分86相对于孔中心轴线92的径向厚度被限定在外平面102与内平面98之间。还可以看出，套筒部分84包括起始于和终止于凸台部分86的弧形带104。弧形带104可具有由表面98和100的形状形成的半圆形或其他曲线外轮廓以及内轮廓。

防转装置80还包括桥接连接器96，该桥接连接器从外周表面94伸出，用于与第二气门挺杆接合，该第二气门挺杆是气门挺杆40或气门挺杆42。防转装置80可以进一步包括与第一桥接连接器96平行地从外周表面94伸出的第二桥接连接器97。同样在所示实施例中，第一桥接连接器96和第二桥接连接器97中的每一个都包括圆柱形突起。考虑了第一桥接连接器96和第二桥接连接器97是安装在凸台部分86中并支撑在凸台部分内的分离件的实施例。为此，凸台部分86可以包括形成在其中的第一连接器孔106和第二连接器孔108，并且每个在外平面102内的外周表面94处开口。第一桥接连接器96和第二桥接连接器97分别支撑在第一连接器孔106和第二连接器孔108中。第一桥接连接器96和第二桥接连接器97中的每一个可以分别包括过盈配合在第一连接器孔106和第二连接器孔108中的销钉，诸如圆柱形金属销钉。合适的粘合剂，例如以商品名

可获得的那些，可以增强第一和第二桥接连接器96和97在第一和第二连接器孔106和108内的保持力。套环82可以包括单个制造的金属件。在其他实施例中，一个或多个桥接连接器可以与套环一体地形成。因此，套环82和一个或多个桥接连接器96和97可以包括由金属材料形成并机加工成合适形状的单个制造件，或者可能包括不同的材料，诸如模制和/或机加工的聚合物材料或玻璃聚合物材料。

返回到图4，从图示的俯视图可以看出，第一桥接连接器96是可见的并且被接收在承载孔70内，而第二桥接连接器97被隐藏并且在页面的平面后面。如图所示，第一桥接连接器96和第二桥接连接器97在轴向方向上彼此偏移，在图4的页面的内外，并且在围绕孔中心轴线92的圆周方向上彼此对准。从图4还可以看出，外周表面94限定了平行于孔中心轴线92的纵向中线110。第一桥接连接器96和第二桥接连接器97大致在圆周方向上相对于纵向中线110偏移。桥接连接器96和97的偏移可以理解为表示纵向中线110不与桥接连接器96和97的中心轴相交，中线110不必与桥接连接器96和97自身相交。气门挺杆40的外平面64还可以限定纵向中线114，桥接连接器96和97以及承载孔70和72在周向方向上围绕挺杆轴线46相对于纵向中线114类似地偏移。如图4所示，当安装在发动机10中使用时，发动机壳体突起13邻近气门挺杆40和气门挺杆42中的每一个定位。第一桥接连接器96和第二桥接连接器97相对于纵向中线110和114的偏移有助于包装气门组件39以用于发动机10中而不干扰发动机壳体突起13或其他结构。同样在所示实施例中，防转装置80包括第一轴向端面111和第二轴向端面112。第二轴向端面112可以是基本上平面的，而第一轴向端面111可以包括两个分开的基本上平面的表面，包括位于弧形带104上的第一平面部分，以及部分地位于弧形带104上并且部分地位于凸台部分86上的第二平面部分。如图所示，第一轴向端面111和第二轴向端面112之间的防转装置80的轴向厚度可以通过弧形带104比通过凸台部分86更少。

工业实用性

通常参照附图，在发动机10的运行过程中，燃料和空气的混合物在燃烧气缸20中燃烧，以朝着下止点位置推动活塞18，从而通过连杆16使曲轴14旋转。凸轮轴28通常以发动机速度的一半以传统的四冲程模式旋转，引起气门挺杆40和42往复运动以打开和关闭相关的发动机气门。气门挺杆40和气门挺杆42中的每一个都包括与推杆接触并被构造成如所述地致动相应的发动机气门的提升表面，其中相应的凸轮从动件68和69接触凸轮轴28上的凸轮32和30，以使气门挺杆40和42在合适的正时往复运动。

如在此所讨论的，防转装置80可以固定地联接到桥接连接器96和桥接连接器97上。气门挺杆42可滑动地接收在挺杆孔90中。内周引导表面88和气门挺杆42之间的接触抑制气门挺杆42的旋转。响应于凸轮轴28的旋转，特别是在所示实施例中的凸轮32的旋转，气门挺杆40到桥接连接器96和桥接连接器97的固定联接致使防转装置80与气门挺杆40一起相对于气门挺杆42在提升位置与下降位置之间移动。在图2中，大致示出了气门挺杆40和气门挺杆42，它们可能出现在降低或落下位置，使得相应的发动机气门关闭。当凸轮轴28绕凸轮旋转轴线29旋转时，气门挺杆40将响应于凸轮32的旋转而被向上和向下推动，从而致使防转装置80取决于气门挺杆42的当前提升或降低状态而相对于气门挺杆42向上和向下移动。不同的凸轮轮廓和/或凸轮角取向可以给出关于在任何给定时间相对移动是向上还是向下的不同结果，然而，在所有情况下，防转装置80和气门挺杆42相对于彼此自由地往复运动，但气门挺杆42被阻止旋转或被限制在围绕挺杆轴线50的相对较窄范围内旋转。

本说明书仅用于说明目的，而不应解释为以任何方式缩小本发明的范围。因此，本领域的技术人员将理解，在不脱离本发明的完整和合理的范围和精神的情况下，可以对当前公开的实施例进行各种修改。通过研究附图和所附权利要求，其他方面、特征和优点将变得明显。如本文所用，冠词“一(a/an)”旨在包括一个或多个项目，并且可与“一个或多个”互换使用。在仅想要一个项目的情况下，使用术语“一个”或类似语言。此外，如在此所使用的，术语“具有(has/have/having)”等旨在是开放式术语。此外，短语“基于”旨在表示“至少部分地基于”，除非另外明确说明。

Claims (10)

1.一种用于气门致动系统中的气门挺杆的防转装置，其包含：

套环，其包括套筒部分和凸台部分；

所述套筒部分包括内周引导表面，所述内周引导表面形成了挺杆孔，所述挺杆孔限定了孔中心轴线；

所述内周引导表面具有围绕所述孔中心轴线周向变化的形状，以限制可滑动地接收在所述挺杆孔中的第一气门挺杆的旋转；

所述凸台部分包括面向径向向外方向的外周表面；和

桥接连接器，其从所述外周表面伸出用于与第二气门挺杆相接合。

2.如权利要求1所述的装置，其中：

所述内周引导表面包括与多个内弧形表面交替布置的多个内平面；

所述外周表面包括与多个内平面中的一个相对定位的外平面，并且所述凸台部分的径向厚度被限定在所述外平面与所述多个内平面中的一个之间；

所述套筒部分包括起始于所述凸台部分并终止于所述凸台部分的弧形带；且

所述装置进一步包含从所述外周表面伸出的第二桥接连接器。

3.如权利要求2所述的装置，其中：

所述第一桥接连接器和所述第二桥接连接器中的每一个在轴向上彼此偏移并且在圆周方向上彼此对准；

在所述凸台部分中形成各自在所述外周表面处开口的第一连接器孔和第二连接器孔，并且所述第一桥接连接器和所述第二桥接连接器分别支撑在所述第一连接器孔和所述第二连接器孔中；且

所述第一桥接连接器和所述第二桥接连接器中的每一个包括销钉。

4.一种气门挺杆组件，其包含：

防转装置，其包括：套环，所述套环具有套筒部分和桥接连接器，所述套筒部分具有形成挺杆孔的内周引导表面以及具有外周表面的凸台部分，所述桥接连接器从所述外周表面伸出；和

气门挺杆，其联接到所述防转装置上并且限定了在第一轴向主体端与第二轴向主体端之间延伸的纵向挺杆轴线，并且所述气门挺杆包括面向所述第一轴向主体端的方向的提升表面，以及安装到所述第二轴向主体端上的凸轮从动件。

5.如权利要求4所述的气门挺杆组件，进一步包括从所述外周表面伸出的第二桥接连接器。

6.如权利要求5所述的气门挺杆组件，其中：

所述第一桥接连接器和所述第二桥接连接器中的每一个包括圆柱形突起；且

所述气门挺杆包括第一承载孔和第二承载孔，所述第一承载孔和所述第二承载孔分别接收所述第一桥接连接器和所述第二桥接连接器，以将所述气门挺杆联接到所述防转装置。

7.如权利要求6所述的气门挺杆组件，其中：

所述挺杆孔限定了孔中心轴线，并且其中所述第一桥接连接器和所述第二桥接连接器中的每一者在轴向方向上彼此偏移并且在圆周方向上彼此对准；且

所述气门挺杆组件进一步包含可滑动地接收在所述挺杆孔内的第二气门挺杆。

8.如权利要求4-6中任一项所述的气门挺杆组件，其中所述气门挺杆固定地联接到所述桥接连接器上并且具有相对于所述套环的固定轴向位置，并且进一步包含第二气门挺杆，所述第二气门挺杆可滑动地接收在所述挺杆孔内并且具有相对于所述防转套环的可移动轴向位置。

9.一种发动机气门致动系统，其包含：

可旋转凸轮轴，其包括具有围绕凸轮旋转轴线的第一凸轮轮廓的第一凸轮，和具有围绕所述凸轮旋转轴线的不同于第一凸轮轮廓的第二凸轮轮廓的第二凸轮；

第一气门挺杆，其包括提升表面以及凸轮从动件，所述提升表面被构造为致动所述发动机中的第一气门，所述凸轮从动件与所述第一凸轮接触以响应于所述第一凸轮的旋转使所述第一气门挺杆往复运动；

第二气门挺杆，其包括提升表面以及凸轮从动件，所述提升表面被构造为致动所述发动机中的第二气门，所述凸轮从动件与所述第二凸轮接触以响应于所述第二凸轮的旋转使所述第二气门挺杆往复运动；

防转装置，其包括：套环，所述套环具有套筒部分和桥接连接器，所述套筒部分具有形成挺杆孔的内周引导表面以及具有外周表面的凸台部分，所述桥接连接器从所述外周表面伸出；

所述第一气门挺杆可滑动地接收在所述挺杆孔中并且与所述内周引导表面接触以抑制所述第一气门挺杆的旋转；且

所述第二气门挺杆被固定地联接到所述桥接连接器上，使得所述防转装置响应于所述第二凸轮的旋转而与所述第二气门挺杆一起并且相对于所述第一气门挺杆在提升位置与下降位置之间移动。

10.如权利要求9所述的系统，其中：

所述桥接连接器包括圆柱形突起；

所述防转装置进一步包括第二桥接连接器，所述第二桥接连接器包括圆柱形突起；

所述第二气门挺杆包括形成于其中的第一承载孔和第二承载孔，并分别接收所述第一桥接连接器和所述第二桥接连接器；

所述内周引导表面包括与多个内弧形表面交替布置的多个内平面；

所述外周表面包括与多个内平面中的一个相对定位的外平面，使得所述凸台部分的径向厚度被限定在所述外平面与所述多个内平面中的一个之间；且

所述套筒部分包括起始和终止于所述凸台部分的弧形带。

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