CN1289794C - 发动机的阀操作机构及其装配方法 - Google Patents

Abstract

一种阀操纵机构包括摇臂轴、压配合到每个摇臂轴的一端上的凸轮随动件以及压配合在摇臂轴的另一端上的摇臂。在凸轮随动件和摇臂上形成有邻接面，在发动机本体上形成有参照面，从而当凸轮随动件和摇臂的相位相互合适时，邻接面和参照面沿凸轮随动件和摇臂的转动方向相互贴靠在一起。因此，凸轮随动件和摇臂可以合适的相位固定到摇臂轴上，并可确认其相位是否合适。

Description

发动机的阀操作机构及其装配方法

【技术领域】

本发明涉及一种发动机的阀操纵机构，其包括与曲轴运动上操作连接的凸轮、可转动地支承在发动机本体轴承座孔中的摇臂轴、各固定在每个摇臂轴的一端且其顶端与凸轮滑动接触的凸轮随动件以及固定在摇臂轴的另一端且其顶端与安装在发动机本体上的阀相连的摇臂，本发明还涉及一种装配阀操纵机构的方法。

【背景技术】

本发明的申请人曾经提出了这样的一种发动机阀操纵机构(参见日本专利申请2000-276459)。在该机构中，直径较大的凸轮设置在发动机本体的一侧，而摇臂和直径较小的摇臂轴直接设置在发动机本体的上方。因此，限制了阀操纵机构向上伸出，从而减小了发动机的整体高度，并进而使发动机结构紧凑。

在该阀操纵机构中，为了通过凸轮适当地打开和关闭阀，要求围绕摇臂轴轴线的凸轮随动件和摇臂的相位要相互合适。

【发明内容】

因此，本发明的目的就是要提供一种发动机阀操纵机构和一种装配该阀操纵机构的方法，其解决了安装时的定位问题，其中，凸轮随动件和摇臂可固定在摇臂轴上并具有合适的相位，并且可确认凸轮随动件和摇臂之间的相互相位是否合适。

为实现上述目的，根据本发明的第一个特点，提供一种发动机的阀操纵机构，其具有：第一阀操作腔，第二阀操作腔，用于将所述第一阀操作腔和第二阀操作腔分隔开的分隔壁，设置在第一操作腔中、与曲轴运动上操作连接的凸轮，可转动地支承在发动机本体轴承座孔中的摇臂轴，各固定在每个所述摇臂轴的一端且其顶端与凸轮滑动接触的凸轮随动件，以及各固定在每个所述摇臂轴的另一端且其顶端与安装在发动机本体上的阀相连的摇臂，其中，所述摇臂轴通过所述分隔壁并分别延伸进入所述第一阀操作腔和第二阀门操作腔，所述阀设置在所述第二阀操作腔中，其中，在所述凸轮随动件和所述摇臂上分别形成有邻接面，并在所述发动机本体上形成有相应的参照面，从而当围绕所述摇臂轴轴线的所述凸轮随动件和所述摇臂的相位相互合适地定位时，所述凸轮随动件和所述摇臂设置在所述摇臂轴上，从而使得所述邻接面沿所述凸轮随动件和所述摇臂的转动方向抵靠在所述相应的参照面上。

通过该特点，在装配过程中，通过使邻接面贴靠在发动机本体的参照面上，就可确保使围绕摇臂轴轴线的凸轮随动件和摇臂的相位合适。因此，通过转动凸轮就可同步地打开和关闭阀。

根据本发明的第二个特点，提供一种装配具有上述第一个特点的发动机阀操纵机构的方法，其包括以下的步骤：将一端压配合在凸轮随动件和摇臂其中之一上的每个摇臂轴安装到轴承座孔中，将凸轮随动件和摇臂其中之一的邻接面贴靠在相应的参照面上，并在此状态下，将凸轮随动件和摇臂中的另一个压配合到摇臂轴的另一端，同时将另一个邻接面贴靠在相应的参照面上。

通过上述第二个特点，在将凸轮随动件和摇臂连接到摇臂轴上的同时就可确认凸轮随动件和摇臂之间形成合适的相位，从而使该机构具有令人满意的质量和生产率。

本发明上述的和其它的目的、特征和优点可通过下面结合附图对本发明优选实施例所进行的描述中清楚地得出。

【附图说明】

图1是本发明具有阀操纵机构的发动机的竖直截面图。

图2是图1主体部分的分解图。

图3是图1沿3-3的剖面图。

图4是图3沿4-4的剖面图。

图5是图4沿5-5的剖面图。

图6是图4沿6-6的剖面图。

图7A和7B是与图5相对应的视图，只是示出了阀操纵机构的装配过程。

图8A和8B是与图6相对应的视图，只是示出了阀操纵机构的装配过程。

图9是阀操纵机构中从动皮带轮/凸轮组件的正视图。

图10是图9沿10-10的剖面图。

图11是图10沿11-11的剖面图。

【具体实施方式】

下面将结合附图对本发明的实施例进行描述。

如图1-4和6所示，发动机E的发动机本体1包括具有曲轴腔2a的曲轴箱2、具有单缸孔3a的缸体3以及具有燃烧室5和通向燃烧室5的进气和排气口6、7的缸盖4。

设置在曲轴腔2a中的曲轴10通过设置在曲轴箱2横向相对侧壁上的轴承11和11’而支承在曲轴箱2的横向相对的侧壁上。

油箱12在靠近曲轴箱2外侧的地方与曲轴箱2的左侧壁连为一体，曲轴10的一端以密封不漏油的方式穿过油箱12。

扁平截面的皮带导管13与油箱12的顶壁连为一体，并竖直延伸穿过顶壁。皮带导管13的下端延伸到位于油箱12中的曲轴10附近。皮带导管13的上端与缸盖4连为一体，从而与缸盖4共同享有分隔壁14。在缸盖4的周边和皮带导管13的上端形成一系列的环形密封凸缘15，分隔壁14向上从密封凸缘15伸出。

在顶盖8的下端面上设有环形密封槽16，顶盖8与缸盖4的上端相连并与密封凸缘15相对应。在顶盖8的内表面设有直线密封槽17以允许环形密封槽16的相对两侧相通。环形密封件18安装在环形密封槽16中，直线密封件19与环形密封件18形成一体并安装在直线密封槽17中。顶盖8通过螺栓与缸盖4相连，从而使密封凸缘15与环形密封件18压力接触，并使分隔壁14与直线密封件19压力接触。

皮带导管13和一半顶盖8形成第一阀操纵腔21a。缸盖4和另一半顶盖8形成第二阀操纵腔21b。阀操纵腔21a和21b由分隔壁14相互分隔开。

分别用于打开和关闭进气口6和排气口7的进气阀22i和排气阀22e平行于缸孔7a设置在缸盖4中。

下面将对用于打开和关闭进气阀22i和排气阀22e的阀操纵机构23进行描述。

如图1-6所示，阀操纵机构23包括同步传动装置23a和凸轮装置23b，同步传动装置23a从油箱12的内部延伸到第一阀操纵腔21a中，凸轮装置23b从第一阀操纵腔21a延伸到第二阀操纵腔21b中。

同步传动装置23a包括固定在位于油箱12内的曲轴13上的主动皮带轮24、可转动地支承在皮带导管13上部的从动皮带轮25和穿绕在主动和从动皮带轮24、25之间的同步皮带26。轮毂30和凸轮29与从动皮带轮25形成一体，从而形成从动皮带轮/凸轮组件50。凸轮29与从动皮带轮25一起设置在缸盖4的同一侧。主动和从动皮带轮24和25是带齿的，从而主动皮带轮24可通过皮带26以1/2的减速比驱动从动皮带轮25。

支承壁27一体形成在皮带导管13的外侧壁上，并向上伸入环形密封凸缘15内而贴靠顶盖8的内表面或延伸到其附近。支承轴39通过其两端可转动地支承在位于支承壁27上的通孔28a和位于分隔壁14上的有底孔28b上。轮毂30可转动地支承在支承轴39的中部。在安装到顶盖8上之前，支承轴39从通孔28a经从动皮带轮25和凸轮29的轴孔35插入到有底孔28b中。在插入支承轴39之后，在顶盖8与缸盖4和皮带导管13相连时，顶盖8的内表面与支承轴39的外端相对，以避免支承轴39滑脱出去。

一对轴承套座31i和31e与缸盖4形成一体，并平行于支承轴39从分隔壁14向第二阀操纵腔21b伸出。凸轮装置23b包括凸轮29、进气摇臂轴33i和排气摇臂轴33e、进气凸轮随动件34i和排气凸轮随动件34e、进气摇臂35i和排气摇臂35e以及进气弹簧38i和排气弹簧38e，进气摇臂轴和排气摇臂轴分别可转动地支承在轴承套座31i和31e中的轴承座孔32i和32e中，进气凸轮随动件和排气凸轮随动件中的每一个都压配合在每个摇臂轴33i和33e的一端，并向凸轮29延伸，进气摇臂和排气摇臂在第二阀操纵腔21b中压配合到进气和排气摇臂轴33i和33e的另一端，并向进气阀22i和排气阀22e延伸，进气弹簧和排气弹簧安装在进气阀22i和排气阀22e上，以便于沿关闭方向偏压这些阀22i和22e。进气凸轮随动件34i和排气凸轮随动件34e设置成使位于其顶端上表面的滑动表面36、36与凸轮29的下表面滑动接触。进气摇臂35i和排气摇臂35e设置成使通过螺纹安装在其顶端的调整螺栓37、37贴靠着进气阀22i和排气阀22e的上端。

支承轴39和进气、排气摇臂轴33i和33e设置在缸盖4的环形密封凸缘15和皮带导管13上端的上方。因此，在拆下顶盖8的情况下，就可在密封凸缘15的上方安装和拆卸支承轴39和进气、排气摇臂轴33i和33e，而不会受到密封凸缘15的妨碍，因此具有良好的可装配性并便于维修。

如图5-8所示，邻接面40i和40e分别形成于与滑动表面36、36相对的进气凸轮随动件34i和排气凸轮随动件34e的后部，并平行于摇臂轴33i和33e的轴线。邻接面41i和41e分别形成于与调整螺栓37、37的伸出部分相对的进气摇臂35i和排气摇臂35e的后部。另外，参照面42i和42e以及参照面43i和43e设置在缸盖4上，在进气凸轮随动件34i和进气摇臂35i向缸盖的外部和侧部转动时，参照面42i和42e面向邻接面40i和40e，而在排气凸轮随动件34e和排气摇臂35e向缸盖的外部和侧部转动时，参照面43i和43e面向邻接面41i和41e。

如果进气凸轮随动件34i和进气摇臂35i围绕进气摇臂轴33i的相位相互合适时，邻接面40i和41i和参照面42i和43i同时相互贴靠在一起。如果排气凸轮随动件34e和排气摇臂35e围绕排气摇臂轴33e的相位相互合适时，邻接面40e和41e和参照面42e和43e同时相互贴靠在一起。所有的参照面42i、42e、43i和43e都设置在同一高度位置上，因此，它们可同时进行工作。

为了将进气凸轮随动件34i和进气摇臂35i安装到进气摇臂轴33i上，首先将进气凸轮随动件34i压配合并固定到摇臂轴33i和33e的一端，并将摇臂轴33i和33e插入到轴承座孔32i和32e中。然后，如图7B和8B所示，进气摇臂35从缸盖4向外部和侧部转动，并使邻接面40i和40e与相应的参照面42i和42e贴靠在一起。在此状态下，如果将进气摇臂35i压配合并固定到摇臂轴33i和33e的另一端，且同时使其邻接面41i和41e与相应的参照面43i和43e贴靠在一起，就可使进气凸轮随动件34i和进气摇臂35i围绕进气摇臂轴33I形成合适的相对相位。当然，也可以同样的方式使排气凸轮随动件34e和排气摇臂35e围绕排气摇臂轴33e形成合适的相对相位。在首先将摇臂35i和35e压配合到摇臂轴33i和33e的情况下，也可获得相同的效果。在装配完毕之后，如图7A和8A所示，凸轮随动件34i和34e以及摇臂35i和35e就转到位于缸盖4中部的工作位置上。

如图4和5所示，辅助弹簧45i和45e分别设置在缸盖4和进气凸轮随动件34i之间以及缸盖4和排气凸轮随动件34e之间，以便于沿进气弹簧38i和排气弹簧38e的作用方向推动进气凸轮随动件34i和排气凸轮随动件34e。辅助弹簧45i和45e中的每一个都是扭簧，其包括安装在摇臂轴33i和33e中的相应的一个的外周边上的螺旋部分46，静止端47锁定在缸盖4的锁定部分49上，活动端48与凸轮随动件34i和34e中的相应的一个相连，并向上偏压凸轮随动件34i和34e。

如图9-11所示，凸轮29由与可转动地支承在支承轴39上的圆筒形轮毂30形成一体的烧结合金构成。在此情况下，轮毂30设置成伸出于凸轮29的一个端面，并具有位于其顶端外圆周面上的切面30a。在凸轮29的一个端面设有环绕轮毂30的凹槽51和从凹槽51的底面伸出的径向凸起52。凹槽51的形状基本上与凸轮29的外圆周面相似，因此，围绕凹槽51的凸轮29的壁厚基本上是恒定的。

由合成树脂制成的从动皮带轮25与轮毂30和凸轮29模制连接在一起。在此过程中，轮毂30的外圆周面和切面30a由从动皮带轮的材料也就是合成树脂所包围，凸轮29的凹槽51中也充满合成树脂。由此而形成从动皮带轮/凸轮组件。

如图1和2所示，经润滑油注入口12a注入的一定量的润滑油o储存在油箱12中。一对抛油环55a和55b以压配合或类似的方式固定在位于油箱40中的曲轴13上，并沿轴向布置在主动皮带轮24的相对两侧。抛油环56a和56b沿相反的方向径向伸出，并沿使其顶端在轴向相互分离开的方向弯曲。当曲轴13使抛油环56a和56b转动时，至少一个抛油环56a和56b搅拌和扩散油箱40中的润滑油o，从而产生油雾，即使在发动机E的任何一个工作位置也是如此。与此同时，所产生的油雾进入第一阀操纵腔21a来润滑同步传动装置23a，并循环到曲轴腔6a、第二阀操纵腔21b和油箱12来润滑曲轴腔2a中的各个部件和凸轮装置22b。

下面将描述该实施例的工作情况。

在曲轴10转动过程中，与其一起转动的主动皮带轮24通过皮带26来驱动从动皮带轮25和凸轮29，凸轮29使进气和排气凸轮随动件32i和32e适当摆动。这种摆动通过相应的摇臂轴33i和33e传递给进气和排气摇臂35i和35e，并使进气和排气摇臂35i和35e摆动。因此，通过与进气和排气弹簧38i和38e一起配合就可适当的打开和关闭进气和排气阀22i和22e。

在此过程中，凸轮29和轮毂30由产生于油箱12内的油雾进行润滑。但是，凸轮29和轮毂30由含有无数微孔的烧结合金制成，从而润滑油可保持在这些微孔中。因此，凸轮29和轮毂30与凸轮随动件34i和34e滑动接触的部分以及凸轮29和轮毂30在支承轴39上转动和滑动的部分都可有效地得到润滑，从而避免了磨损，并因此而提高了这些部分的寿命。

而且，轮毂30可转动地支承在支承轴39上，且支承轴39也可转动地支承在第一阀操纵腔21a的两个相对的侧壁上。因此，在从动皮带轮25和凸轮29转动过程中，支承轴39也转动并受到摩擦力的摩擦作用，因此降低了轮毂30和支承轴39之间的转速差。这就减小了转动和滑动部件的磨损，并提高了转动和滑动部件的寿命。

另外，由主动皮带轮24通过皮带26驱动的从动皮带轮25由合成树脂制成，因此，尽管其直径较大，但重量却相对较小，因此，减轻了从动皮带轮/凸轮组件50的重量，并进而减轻了发动机E的重量。

而且，由于从动皮带轮25模制连接到凸轮29和轮毂30上，因此，无需其它特殊部件就可构成从动皮带轮/凸轮组件50，从而进一步减轻了组件50的重量。

另外，当从动皮带轮25模制连接到凸轮29和轮毂30上时，轮毂30的外圆周面和切面30a由从动皮带轮25的材料也就是合成树脂所包围，凸轮29的凹槽51充满合成树脂，因此，提高了从动皮带轮25和轮毂30以及凸轮29之间沿转动方向和轴向的连接力。

特别是，由于凹槽51的形状基本上与凸轮29的外圆周面的形状相同，因此，有效地提高了从动皮带轮25和凸轮29在转动方向的连接力。而且，由于凸轮29围绕凹槽51的壁厚基本上是恒定的，因此，减小了凸轮29在烧结过程中的热变形，从而提高了凸轮轮廓形状的精度。

凸轮29的基圆部分与进气凸轮随动件34i和排气凸轮随动件34e相对。在解除了作用于基圆部分的向下推力的情况下，当进气弹簧38i和排气弹簧38e的偏压力将进气阀22i和排气阀22e打开时，进气阀22i和排气阀22e向上推摇臂35i和35e，从而每个摇臂轴33i和33e的一端被向上推，并同时绕其轴线摆动，且有一对力作用于摇臂轴33i和33e。

当进气凸轮随动件34i和排气凸轮随动件34e各自支撑在凸轮29的基圆部分上时，并且响应凸轮随动件上的向下推动力的释放，进气弹簧38i和排气弹簧38e的偏压力使进气阀22i和排气阀22e关闭，然后，进气阀22i和排气阀22e向上推动摇臂35i和35e，并且使摇臂35i和35e绕着它们的轴线摆动，从而作用在每个摇臂轴33i和33e的一端上，从而向上推动它们并且把一对力施加到摇臂轴33i和33e上。

但是，与凸轮随动件34i和34e相连的辅助弹簧45i和45e的偏压力使向上推力总是作用于摇臂轴33i和33e的另一端，且这对力被推力抵消，因此，摇臂轴33i和33e被完全推靠在轴承座孔32i和32e的上表面上，从而预先避免了由这对力所引起的颤振，并预先避免了异常噪声和碰撞磨损的发生。

直径较大的凸轮29与从动皮带轮25一起设置在缸盖4的同一侧，且只有进气和排气摇臂35i和35e以及直径较小的进气和排气摇臂轴33i和33e直接设置在缸盖4的上方。因此，阀操纵机构23不能在缸盖4的上方较大地外伸，因此就减小了发动机E的整体高度，并进而使发动机E结构紧凑。

在装配凸轮随动件34i和34e和摇臂35i和35e的过程中，固定在摇臂轴33i和33e相对两端的凸轮随动件34i和34e和摇臂35i和35e使其邻接面40i和40e与缸盖4的参照面42i、42e、43i和43e贴靠在一起，从而使摇臂轴33i和33e周围的进气凸轮随动件34i和进气摇臂35i形成合适的相位。因此，通过转动凸轮29就可同步地打开和关闭进气和排气阀22i和22e。

特别是，在装配过程中，将每个凸轮随动件34i和34e压配合到每个摇臂轴33i和33e的一端，并将摇臂轴33i和33e安装到轴承套座31i和31e的轴承座孔32i和32e中，然后，将摇臂35i和35e压配合到摇臂轴33i和33e的另一端。与此同时，摇臂35i和35e的邻接面41i和41e压配合到相应的参照面43i和43e上，并贴靠在相应的参照面43i和43e上。因此，在将凸轮随动件34i和34e和摇臂35i和35e连接到摇臂轴33i和33e上的同时，可使凸轮随动件34i和34e和摇臂35i和35e形成合适的相位，因此质量和生产率都是令人满意的。

尽管上面对本发明的实施例进行了详细的描述，但显然本发明并不局限于上述的具体实施方式，在不脱离本发明宗旨和权利要求所限定的范围的情况下，本发明还可有多种的变型。

Claims (3)

1.一种发动机的阀操纵机构，其具有：第一阀操作腔，第二阀操作腔，用于将所述第一阀操作腔和第二阀操作腔分隔开的分隔壁，设置在第一操作腔中、与曲轴运动上操作连接的凸轮，可转动地支承在发动机本体轴承座孔中的摇臂轴，各固定在每个所述摇臂轴的一端且其顶端与凸轮滑动接触的凸轮随动件，以及各固定在每个所述摇臂轴的另一端且其顶端与安装在发动机本体上的阀相连的摇臂，

其中，所述摇臂轴通过所述分隔壁并分别延伸进入所述第一阀操作腔和第二阀门操作腔，所述阀设置在所述第二阀操作腔中，

其中，在所述凸轮随动件和所述摇臂上分别形成有邻接面，并在所述发动机本体上形成有相应的参照面，从而当围绕所述摇臂轴轴线的所述凸轮随动件和所述摇臂的相位相互合适地定位时，所述凸轮随动件和所述摇臂设置在所述摇臂轴上，从而使得所述邻接面沿所述凸轮随动件和所述摇臂的转动方向抵靠在所述相应的参照面上。

2、根据权利要求1所述的阀操纵机构，其特征在于，所述轴承座孔形成在所述分隔壁中。

3.一种装配权利要求1所述发动机阀操纵机构的方法，其包括以下的步骤：

将一端压配合在所述凸轮随动件和所述摇臂其中之一上的每个摇臂轴安装到所述轴承座孔中；

将所述凸轮随动件和所述摇臂其中之一的所述邻接面贴靠在相应的参照面上；

在此状态下，将所述凸轮随动件和所述摇臂中的另一个压配合到所述摇臂轴的另一端，同时将另一个邻接面贴靠在相应的参照面上。

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