CN113847159B - 顶置凸轮轴的缸头总成及发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种顶置凸轮轴的缸头总成及发动机，包括气缸头、凸轮轴、摇臂和用于润滑凸轮轴及摇臂的润滑油道；所述润滑油道包括设置于气缸头的进油道和用于接收进油道润滑油的主油道，与所述主油道连通设有用于将润滑油引向凸轮轴和摇臂需润滑部位的分油道，能够在保证凸轮轴强度的前提下，凸轮轴可设计得更简单、结构更紧凑，降低发动机制造成本。

Description

顶置凸轮轴的缸头总成及发动机
技术领域
本发明涉及动力配件领域，具体涉及一种顶置凸轮轴的缸头总成及发动机。
背景技术
发动机是一种能够把其它形式的能转化为机械能的机器，其中内燃机即往复活塞式发动机，这一类型的发动机与外燃机的最大不同在于它的燃料在其内部燃烧，并且一般发动机的凸轮轴安装位置有下置、中置、顶置三种形式；顶置凸轮轴是将凸轮轴被放置在汽缸盖内，燃烧室之上，直接驱动摇臂、气门，不必通过较长的推杆，与气门数相同的推杆式发动机(即顶置气门结构)相比，顶置凸轮轴结构中需要往复运动的部件要少得多，因此大大简化了配气结构，显著减轻了发动机重量，同时也提高了传动效率、降低了工作噪音，尽管顶置凸轮轴使发动机的结构更加复杂，但是它带来的更出色的引擎综合表现(特别是平顺性的显著提高)以及更紧凑的发动机结构，使发动机制造商很快在产品中广泛应用这一设计。
现有技术中，如图1所示的，顶置凸轮轴发动机位于气缸头的润滑油道组成，主要是在气缸头1上加工出油道2及油道3，在凸轮轴4上加工出油道7、油道8及主油道9，机油从气缸体上来后进入油道2经油道3到达凸轮轴4的主油道9，进入主油道9的机油分别进入油道7和油道8，进入油道7的机油润滑凸轮轴颈，进入油道8的机油润滑凸轮与摇臂轴承6等相关摩擦副；该技术需要在凸轮轴4上加工油道7、油道8和主油道9，使得凸轮轴结构更为复杂，并且降低了凸轮轴的结构强度，使得发动机的使用寿命受到影响，为改善此类问题，如果要增加凸轮轴壁厚强度，则需要更大的外形空间，不利于发动机内部构件的紧凑布置。
因此，为解决以上问题，需要一种顶置凸轮轴的缸头总成及发动机，能够在保证凸轮轴强度的前提下，凸轮轴可设计得更简单、结构更紧凑，降低发动机制造成本。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供顶置凸轮轴的缸头总成及发动机，能够在保证凸轮轴强度的前提下，凸轮轴可设计得更简单、结构更紧凑，降低发动机制造成本。
本发明的顶置凸轮轴的缸头总成，包括气缸头、凸轮轴、摇臂和用于润滑凸轮轴及摇臂的润滑油道；所述润滑油道包括设置于气缸头的进油道和用于接收进油道润滑油的主油道，与所述主油道连通设有用于将润滑油引向凸轮轴和摇臂需润滑部位的分油道。本方案中，在气缸头上开设有润滑油道，使得机油进入至润滑油道之后，由位于凸轮轴之外的分油道对凸轮轴和摇臂以及需润滑部位(凸轮、摇臂轴承、气门调节螺栓等摩擦副)进行润滑，在保证润滑作用的前提下，取消凸轮轴上开设的油道，使凸轮轴结构更为简单，降低了加工及制造成本，在同等凸轮轴壁厚强度下，其外形更小结构更紧凑，并且可为凸轮、摇臂轴承、等摩擦副持续供油，保证润滑良好。
进一步，所述分油道包括用于润滑凸轮轴轴颈的润滑油道Ⅰ和用于润滑凸轮和摇臂之间摩擦副的润滑油道Ⅱ。开设的两条润滑油道Ⅰ和润滑油道Ⅱ可分别对应的对气缸头内各构件及摩擦副进行相应的润滑，多条分油道的设置可提升润滑效率，并对各摩擦副进行充分润滑，保证发动机运行的良好性能。
进一步，所述润滑油道Ⅱ的出油口以喷射的方式将润滑油输送至凸轮和摇臂之间摩擦副。喷射润滑的方式可增大润滑油与各摩擦副的有效接触面积，也就是在短时间内(一次喷射)可增大润滑的有效面积，降低各摩擦副的润滑时间，提高对气缸头内各摩擦副的润滑效率；所述的喷射可直接喷射至需润滑的摩擦副上；也可间接的喷射至其他摩擦副或气缸头的壁面上，以反射溅射的方式对多个摩擦副润滑，在此不再赘述。
进一步，所述润滑油道Ⅱ的出油口的喷射方向避开凸轮轴以及凸轮轴上的凸轮，且正对一障碍物，所述障碍物使得喷射出的润滑油以反射飞溅的方式输送至凸轮和摇臂之间摩擦副。如图所示，出油口的喷射方向避开凸轮轴以及凸轮轴上的凸轮，以喷射至障碍物上的方式，使润滑油反射形成油雾对凸轮轴、摇臂轴承等相关的摩擦副进行溅射润滑，相较于直接喷射至凸轮或凸轮轴的润滑方式，此类润滑方式可增多油束喷射时对其他摩擦副(如摇臂轴承以及气门调节螺栓等)的润滑，以提高各摩擦副的润滑效率，保证发动机运行的良好性能。
进一步，所述润滑油道Ⅱ的出油口的喷射方向对应于凸轮轴上相邻凸轮之间的空隙，以使得出油口喷射出的油束穿过凸轮轴上相邻凸轮之间的空隙喷射至所述障碍物。通过出油口喷射一股穿过凸轮轴上相邻凸轮之间间隙的连续油束到障碍物，并通过反射形成油雾飞散至凸轮轴凸轮上，以润滑凸轮轴凸轮和相关摩擦副，使得对位于出油口两侧的凸轮能受到均匀的润滑，并且不与凸轮轴及凸轮轴上的凸轮相干涉，提高润滑效率，保证各构件的运行流畅程度，保证发动机运行的良好性能。
进一步，如图所示，所述障碍物为润滑油道Ⅱ的出油口的喷射方向对应的摇臂的底面，直接由摇臂的底面作为障碍物，提高结构的紧凑性。所述障碍物还可为此类润滑状态专门设定障碍物，如在不影响气缸头开模、加工的前提下，在气缸头内增设阻挡片的结构，使得油束喷射至阻挡片上并反射形成油雾，以达到对相关摩擦副进行润滑的目的即可，在此不再赘述。
进一步，所述主油道平行于凸轮轴轴线开设，所述进油道垂直连通在主油道一端，所述润滑油道Ⅱ垂直连通于主油道。主油道和进油道的开设方式在加工方面极其的方便，并且有利于润滑油道Ⅱ的开设，如图所示，润滑油道Ⅱ为大致开设在主油道中部的直油道，并且出油口竖直向上正对摇臂的底面，可增大由润滑油道Ⅱ喷射的喷射初始速度，并能较快的对需润滑部位持续供油，提高润滑效率。
进一步，所述润滑油道Ⅰ对应凸轮轴两端的凸轮轴轴颈设置为第一润滑油道Ⅰ和第二润滑油道Ⅰ，所述进油道的出油口覆盖主油道和第一润滑油道Ⅰ。如图所示，润滑油道Ⅰ直接为凸轮轴轴颈供油，以提高此处的润滑效果，保证轴颈的流畅运行，保证发动机运行的良好性能。
进一步，所述主油道：润滑油道Ⅰ：润滑油道Ⅱ的直径比值范围为4-5:4-5:0.8-1.2，优选的主油道：润滑油道Ⅰ：润滑油道Ⅱ的直径比值为4.5:4.5:1，控制润滑油道Ⅱ的出油量，保证通往润滑油道Ⅰ的油量，且润滑油道Ⅱ直径小，使机油流速增加以喷射出去，可根据实际情况选择对在满足润滑油道Ⅰ对凸轮轴轴颈润滑的前提下，以达到由润滑油道Ⅱ的出油口可喷射油束产生反射对对应摩擦副润滑的效果即可，在此不再赘述。
本发明还公开了一种发动机，所述发动机采用所述的顶置凸轮轴的缸头总成。在气缸头上开设有润滑油道，使得机油进入至润滑油道之后，由位于凸轮轴之外的分油道对凸轮轴和摇臂以及需润滑部位(凸轮、摇臂轴承、气门调节螺栓等摩擦副)进行润滑，在保证润滑作用的前提下，取消凸轮轴上开设的油道，使凸轮轴结构更为简单，降低了加工及制造成本，在同等凸轮轴壁厚强度下，其外形更小结构更紧凑，并且可为凸轮、摇臂轴承、等摩擦副持续供油，保证润滑良好。
本发明的有益效果是：本发明公开的一种顶置凸轮轴的缸头总成及发动机，通过在气缸头上开设的润滑油道，使得机油进入至润滑油道之后，由位于凸轮轴之外的分油道对凸轮轴和摇臂以及需润滑部位(凸轮、摇臂轴承、气门调节螺栓等摩擦副)进行润滑，在保证润滑作用的前提下，取消凸轮轴上开设的油道，使凸轮轴结构更为简单，降低了加工及制造成本，在同等凸轮轴壁厚强度下，其外形更小结构更紧凑，并且可为凸轮、摇臂轴承、等摩擦副持续供油，保证润滑良好；并且通过出油口喷射一股穿过凸轮轴上相邻凸轮之间间隙的连续油束到障碍物，并通过反射形成油雾飞散至凸轮轴凸轮上，以润滑凸轮轴凸轮和相关摩擦副，使得对位于出油口两侧的凸轮能受到均匀的润滑，并且不与凸轮轴及凸轮轴上的凸轮相干涉，提高润滑效率，保证各构件的运行流畅程度，保证发动机运行的良好性能。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为现有技术的结构示意图；
图2为本发明的结构示意图；
图3为本发明图2中A-A向的结构示意图；
图4为本发明图3中C-C向的结构示意图；
图5为本发明图3中B处的结构示意图。
具体实施方式
图1为现有技术的结构示意图，如图2所示，本实施例中的顶置凸轮轴02的缸头总成包括气缸头01、凸轮轴02、摇臂04和用于润滑凸轮轴02及摇臂04的润滑油道；所述润滑油道包括设置于气缸头的进油道05和用于接收进油道05润滑油的主油道06，与所述主油道06连通设有用于将润滑油引向凸轮轴02和摇臂04需润滑部位的分油道。本方案中，在气缸头01上开设有润滑油道，使得机油进入至润滑油道之后，由位于凸轮轴02之外的分油道对凸轮轴02和摇臂04以及需润滑部位(凸轮03、摇臂04轴承、气门调节螺栓等摩擦副)进行润滑，在保证润滑作用的前提下，取消凸轮轴02上开设的油道，使凸轮轴02结构更为简单，降低了加工及制造成本，在同等凸轮轴02壁厚强度下，其外形更小结构更紧凑，并且可为凸轮03、摇臂04轴承、等摩擦副持续供油，保证润滑良好。
本实施例中，所述分油道包括用于润滑凸轮轴02轴颈的润滑油道Ⅰ和用于润滑凸轮03和摇臂04之间摩擦副的润滑油道Ⅱ31。开设的润滑油道Ⅰ和润滑油道Ⅱ31可分别对应的对气缸头01内各构件及摩擦副进行相应的润滑，多条分油道的设置可提升润滑效率，并对各摩擦副进行充分润滑，保证发动机运行的良好性能。
本实施例中，所述润滑油道Ⅱ31的出油口以喷射的方式将润滑油输送至凸轮03和摇臂04之间摩擦副。喷射润滑的方式可增大润滑油与各摩擦副的有效接触面积，也就是在短时间内(一次喷射)可增大润滑的有效面积，降低各摩擦副的润滑时间，提高对气缸头01内各摩擦副的润滑效率；所述的喷射可直接喷射至需润滑的摩擦副上；也可间接的喷射至其他摩擦副或气缸头01的壁面上，以反射溅射的方式对多个摩擦副润滑，在此不再赘述。
本实施例中，所述润滑油道Ⅱ31的出油口的喷射方向避开凸轮轴02以及凸轮轴上的凸轮03，且正对一障碍物，所述障碍物使得喷射出的润滑油以反射飞溅的方式输送至凸轮03和摇臂04之间摩擦副。所述出油口的喷射方向避开凸轮轴02以及凸轮轴02上的凸轮03，所述气缸头01内具有一设定的障碍物，由所述出油口喷射的润滑油即喷射在障碍物上，使得润滑油以反射飞溅的方式对凸轮03润滑。如图所示，出油口的喷射方向避开凸轮轴02以及凸轮轴02上的凸轮03，以喷射至障碍物上的方式，使润滑油反射形成油雾对凸轮轴02、摇臂04轴承等相关的摩擦副进行溅射润滑，相较于直接喷射至凸轮03或凸轮轴02的润滑方式，此类润滑方式可增多油束喷射时对其他摩擦副(如摇臂04轴承以及气门调节螺栓等)的润滑，以提高各摩擦副的润滑效率，保证发动机运行的良好性能。
本实施例中，所述润滑油道Ⅱ31的出油口的喷射方向对应于凸轮轴02上相邻凸轮03之间的空隙，以使得出油口喷射出的油束穿过凸轮轴上相邻凸轮之间的空隙喷射至所述障碍物。所述出油口与凸轮轴02上相邻凸轮03之间的间隙相对，以使得出油口喷射出的油束穿过凸轮轴02上相邻凸轮03之间的间隙喷射至障碍物。通过出油口喷射一股穿过凸轮轴02上相邻凸轮03之间间隙的连续油束到障碍物，并通过反射形成油雾飞散至凸轮轴02凸轮03上，以润滑凸轮轴02凸轮03和相关摩擦副，使得对位于出油口两侧的凸轮03能受到均匀的润滑，并且不与凸轮轴02及凸轮轴02上的凸轮03相干涉，提高润滑效率，保证各构件的运行流畅程度，保证发动机运行的良好性能。
本实施例中，如图所示，所述障碍物为润滑油道Ⅱ的出油口的喷射方向对应的摇臂的底面41，所述摇臂04位于凸轮轴02的顶部，出油口喷射出的油束即喷射在摇臂的底面41，直接由摇臂的底面41作为障碍物，提高结构的紧凑性，降低内置构件的复杂程度。所述障碍物还可为此类润滑状态专门设定障碍物，如在不影响气缸头01开模、加工的前提下，在气缸头01内增设阻挡片的结构，使得油束喷射至阻挡片上并反射形成油雾，以达到对相关摩擦副进行润滑的目的即可，在此不再赘述。
本实施例中，所述主油道06平行于凸轮轴02轴线开设，所述进油道05垂直连通在主油道06一端，所述润滑油道Ⅱ31垂直连通于主油道06。主油道06和进油道05的开设方式再加工方面极其的方便，并且有利于润滑油道Ⅱ31的开设，如图所示，润滑油道Ⅱ31为大致开设在主油道06中部的直油道，并且出油口竖直向上正对摇臂的底面41，可增大由润滑油道Ⅱ31喷射的喷射初始速度，并能较快的对需润滑部位持续供油，提高润滑效率。
本实施例中，所述润滑油道Ⅰ对应凸轮轴两端的凸轮轴轴颈设置为第一润滑油道Ⅰ21和第二润滑油道Ⅰ22，所述进油道的出油口覆盖主油道和第一润滑油道Ⅰ22。如图所示，第一润滑油道Ⅰ21和第二润滑油道Ⅰ22开设在气缸头上直接对凸轮轴轴颈供油，以提高此处的润滑效果，保证轴颈的流畅运行，保证发动机运行的良好性能。
本实施例中，所述主油道06：润滑油道Ⅰ：润滑油道Ⅱ31的直径比值范围为4-5:4-5:0.8-1.2，优选的主油道：润滑油道Ⅰ：润滑油道Ⅱ的直径比值为4.5:4.5:1，控制润滑油道Ⅱ的出油量，保证通往润滑油道Ⅰ的油量，且润滑油道Ⅱ直径小，使机油流速增加以喷射出去，可根据实际情况选择对在满足润滑油道Ⅰ对凸轮轴02轴颈润滑的前提下，以达到由润滑油道Ⅱ31的出油口可喷射油束产生反射对对应摩擦副润滑的效果即可，在此不再赘述。
本发明还公开了一种发动机，所述发动机采用所述的顶置凸轮轴02的缸头总成。在气缸头01上开设有润滑油道，使得机油进入至润滑油道之后，由位于凸轮轴02之外的分油道对凸轮轴02和摇臂04以及需润滑部位(凸轮03、摇臂04轴承、气门调节螺栓等摩擦副)进行润滑，在保证润滑作用的前提下，取消凸轮轴02上开设的油道，使凸轮轴02结构更为简单，降低了加工及制造成本，在同等凸轮轴02壁厚强度下，其外形更小结构更紧凑，并且可为凸轮03、摇臂04轴承、等摩擦副持续供油，保证润滑良好。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种顶置凸轮轴的缸头总成，其特征在于：包括气缸头、凸轮轴、摇臂和用于润滑凸轮轴及摇臂的润滑油道；所述润滑油道包括设置于气缸头的进油道和用于接收进油道润滑油的主油道，与所述主油道连通设有用于将润滑油引向凸轮轴和摇臂需润滑部位的分油道；所述分油道包括用于润滑凸轮轴轴颈的润滑油道Ⅰ和用于润滑凸轮和摇臂之间摩擦副的润滑油道Ⅱ；所述润滑油道Ⅱ的出油口以喷射的方式将润滑油输送至凸轮和摇臂之间摩擦副；所述润滑油道Ⅱ的出油口的喷射方向避开凸轮轴以及凸轮轴上的凸轮，且正对一障碍物，所述障碍物使得喷射出的润滑油以反射飞溅的方式输送至凸轮和摇臂之间摩擦副；所述障碍物为润滑油道Ⅱ的出油口的喷射方向对应的摇臂的底面。
2.根据权利要求 1 所述的顶置凸轮轴的缸头总成，其特征在于：所述润滑油道Ⅱ的出油口的喷射方向对应于凸轮轴上相邻凸轮之间的空隙，以使得出油口喷射出的油束穿过凸轮轴上相邻凸轮之间的空隙喷射至所述障碍物。
3.根据权利要求 1 所述的顶置凸轮轴的缸头总成，其特征在于：所述主油道平行于凸轮轴轴线开设，所述进油道垂直连通在主油道一端，所述润滑油道Ⅱ垂直连通于主油道。
4.根据权利要求 1 所述的顶置凸轮轴的缸头总成，其特征在于：所述润滑油道Ⅰ对应凸轮轴两端的凸轮轴轴颈设置为第一润滑油道Ⅰ和第二润滑油道Ⅰ，所述进油道的出油口覆盖主油道和第一润滑油道Ⅰ。
5.根据权利要求 1 所述的顶置凸轮轴的缸头总成，其特征在于：所述主油道：润滑油道Ⅰ：润滑油道Ⅱ的直径比值范围为4-5:4-5:0.8-1.2。
6.一种发动机，其特征在于：所述发动机采用如权利要求1-5任一项权利要求所述的顶置凸轮轴的缸头总成。
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