CN205477798U - 用于具有摇臂的阀门致动系统的销及阀门致动系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于具有摇臂的阀门致动系统的销及阀门致动系统。该系统可以具有换气阀、摇臂轴、凸轮轴、连接至摇臂轴的且与凸轮轴可操作地接合的摇臂、与换气阀接合的气门横臂、设置在气门横臂中的间隙调整器以及配置成在气门横臂上滑动的按钮。该系统还包括销，该销将摇臂流体地连接至按钮并且具有细长圆柱轴，该细长圆柱轴具有摇臂内的第一开放端和按钮内的第二端。销还可以具有连接至细长圆柱轴的头部以及在细长圆柱轴中形成的贮存器。销具有从摇臂的孔延伸到贮存器的通道以及从贮存器延伸通过头部的通道。本实用新型能够在发动机启动时由重力供给从贮存器提供油，足以使液压间隙调节器正常工作，直到相关泵能够提供加压油时为止。

Description

用于具有摇臂的阀门致动系统的销及阀门致动系统

技术领域

本实用新型涉及一种阀门致动系统，并且更具体地涉及一种具有摇臂定位的间隙贮存器的阀门致动系统。

背景技术

内燃机的每个汽缸配备有在正常运行期间周期性地打开的一个或多个换气阀（例如，进气阀和排气阀）。在常规发动机中，阀门借由凸轮轴/摇臂机构来打开。凸轮轴包括一个或多个凸角，该一个或多个凸角以与相关阀门的理想升程正时和升程量相对应的特定角度导向。凸轮凸角借由摇臂和相关联接部件来连接至相关阀门的杆端。当凸轮轴转动时，凸轮凸角与摇臂的第一枢转端接触，从而促使摇臂的第二枢转端抵靠阀门的杆端。这种枢转运动使得阀门抵靠弹簧偏置提升或者打开。当凸轮凸角转动远离摇臂时，阀门松开并且允许返回至它们的闭合位置。

当汽缸配备有一个以上的相同类型的换气阀（例如，一个以上的进气阀和/或一个以上的排气阀）时，相同类型的所有阀门通常大约同时地打开。并且为了减少打开多个阀门所需的大量的凸轮轴、凸轮凸角和/或摇臂，气门横臂经常用于将相同类型的阀门与共用摇臂互连。

气门横臂通常为T形且具有在两个类似阀门的杆端之间延伸的臂。摇臂的第二端在臂之间接合气门横臂的中央部分。在该配置中，通过摇臂施加至气门横臂的中央的单一枢转运动导致配对的阀门在大约相同的时间提升了大约相同的量。间隙调节器可以与气门横臂中的每个阀杆的端部相关联，并且用于在阀门通过摇臂松开时去除存在于阀门与对应的底座之间（和/或在其他配气部件之间）的空隙。间隙调节器有助于确保汽缸在随后的燃烧过程期间实现密封。

示例性阀门致动组件在1990年5月15日授予给Teerman的美国专利第4,924,821号（“’821专利”）中公开。’821专利公开一种具有设置在气门横臂内以接合两个相关排气阀的杆端的液压间隙调节器的系统。螺旋制动器从摇臂延伸到嵌入在气门横臂的中央内的插槽中。发动机润滑油通过在摇臂中的通道、通过螺旋致动器以及通过气门横臂供给至液压间隙调节器。

虽然’821专利的阀门致动组件可以适用于许多应用，但是其仍然可能不是最佳的。例如，只要相关联的发动机在工作，发动机润滑油仅仅供给至间隙调节器。在发动机重启期间并且在润滑油可以加压且引导至阀门致动组件之前，在阀门致动组件中可能没有足够的润滑油来确保组件的正常工作。

实用新型内容

本实用新型涉及一种克服上面提出一个或多个技术问题和/或现有技术的其他技术问题的阀门致动系统。

本实用新型的一方面涉及一种与具有摇臂的阀门致动系统一起使用的销。销可以包括细长圆柱轴，该细长圆柱轴具有配置为容纳在摇臂的孔内的第一开放端，以及第二端。销还可以包括连接至第二端处的细长圆柱轴并且具有圆形外表面的头部、形成在细长圆柱轴中的贮存器以及从贮存器延伸穿过头部的轴向通道。贮存器可以具有至少两倍于轴向通道的内径的内径。

所述细长圆柱轴的外表面为阶梯状；以及所述第一开放端处的第一外径小于所述第二端处的第二外径。

所述第一外径是所述第二外径的0.8-0.9倍。

通过所述摇臂的所述孔内的所述第一外径和所述第二外径的差值形成的所述第一开放端处的体积是所述贮存器的体积的1/4-1/3。

具有所述第一外径的外表面的轴向长度是所述销的整个轴向长度的1/3-1/4。

所述贮存器的轴向长度是所述贮存器的内径的2-3倍并且是所述销整个轴向长度的0.5-0.75倍。

还包括至少一个在所述第一开放端处形成的径向导向凹部。

还包括多个径向导向凹部，

其中，所述多个径向导向凹部的组合的横截面积是等于或大于所述轴向通道的横截面积，以及

其中，通过所述第一外径和所述第二外径的差值在所述第一开放端处的孔内形成空隙，并且所述空隙与所述多个径向导向凹部流体连通。

本实用新型的另一方面涉及一种包括如上所述的销的阀门致动系统。阀门致动系统可以进一步包括至少一个换气阀；摇臂轴；凸轮轴；以及摇臂，该摇臂可枢转地连接至摇臂轴并且具有与凸轮轴可操作地接合的第一端、带有孔的第二端以及从摇臂轴延伸至孔的第一通道。其中，所述销至少部分地容纳在所述孔内。阀门致动系统还可以包括与至少一个换气阀接合的气门横臂、设置在气门横臂中的至少一个间隙调节器以及配置为在气门横臂上滑动并且具有与至少一个间隙调节器流体连通的第二通道的按钮。

在所述发动机的启动期间，所述贮存器具有足够向所述至少一个间隙调整器供给流体的体积，直到可以建立稳定的流体供给。

上面提及的技术方案可以在发动机启动时经由重力供给从贮存器提供润滑油的供应，足以使液压间隙调节器正常工作，直到相关泵能够提供加压润滑油时为止。

本实用新型能够在发动机启动期间降低发动机噪音、改善阀门运转并降低磨损。

附图说明

图1是示例性公开的发动机的示意剖视图；

图2是示例性公开的摇臂销的剖视图；以及

图3是可以与图1的发动机一起使用并且结合图2的摇臂销的示例性公开的发动机阀门致动器系统的剖视图。

具体实施方式

图1示出了装有示例性公开的阀门致动系统12的发动机10。出于本实用新型的目的，发动机10描绘并描述为四冲程柴油机。然而，本领域的技术人员将会认识到，发动机10可以具体化为任何类型的内燃机，诸如两冲程或四冲程的汽油或气体燃料动力发动机。正如下面将更详细地描述的，阀门致动系统12可有助于调控流体流经发动机10。

发动机10可包括至少部分限定一个或多个汽缸16的发动机缸体14。活塞18和汽缸盖20可以与各汽缸16相关联，以形成燃烧室22。具体地说，活塞18可滑动地设置在各汽缸16内以在上止点（TDC）位置与下止点（BDC）位置之间往复运动，并且汽缸盖20可定位成盖住汽缸16的端部，由此形成燃烧室22。发动机10可包括任何数量的燃烧室22并且燃烧室22可设置成“直列型”构造、“V” 构造、相对的活塞构造或者其他任何适合的构造。

发动机10还可以包括可旋转地设置在发动机缸体14内的曲轴24。连杆26可将各活塞18连接到曲轴24，使得活塞18在各个相应的汽缸16内的TDC位置与BDC位置之间的滑动运动引起曲轴24的旋转。类似地，曲轴24的旋转可引起活塞18在TDC位置与BDC位置之间的滑动运动。在四冲程发动机中，活塞18可在TDC位置与BDC位置之间经历进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程做往复运动。在两冲程发动机中，活塞18可在TDC位置与BDC位置之间经历做功/排气/进气冲程和进气/压缩冲程做往复运动。

汽缸盖20可限定与各个燃烧室22相关联的一个或多个流体通道28，一个或多个流体通道28配置为引导气体（如空气和/或废气）或者气体和流体的混合物（如燃料）进入或排出相关联的燃烧室22。在所公开的实施例中，汽缸盖20示出为限定单个通道28。在本实施例中，流体通道28可以表示为进气通道或者排气通道。应注意，尽管只示出了单个流体通道28，但是，根据需要在汽缸盖20内可提供多个进气和/或排气通道。作为进气通道，通道28将配置为将压缩空气和/或空气和燃料混合物输送至燃烧室22的顶端。作为排气通道，通道28将配置为将来自燃烧室22的顶端的废气和残留气体输送至大气中。可以预期的是，在某些实施例中，仅排气通道可以形成于汽缸盖20内并且相应的进气通道可以形成于发动机缸体14内。在这些构造中，进气通道将配置为通过汽缸16的侧壁将空气或空气和燃料的混合物径向向内地引导至燃烧室22。

多个换气阀30可以设置在通道28的开口内并可移动来选择性地接合相对应的底座32。具体地说，各个阀门30可在第一位置与第二位置之间移动，在第一位置，阀门30与阀座32接合以封闭流体流动通过开口，而在第二位置，阀门30从阀座32移开（如提升）以允许流体流动通过开口。阀门30（相对于TDC位置与BDC位置之间的活塞18的位置）从阀座32移开的正时以及阀门30在该特定正时的升程高度可对发动机10的运行因素造成影响。例如，正时和升程高度可影响排放物的产生、动力的产生、燃料消耗、效率、温度、压力等。弹簧36可与各个阀门30相关联并且配置为使阀门30偏向第一位置且偏离阀座32。未示出的弹簧保持器可以将弹簧36连接到各个阀门30的杆端。

阀门致动系统12可以可操作地与汽缸盖20接合并且配置为在理想的正时同时使阀门30克服弹簧36的偏置从它们的第一位置向它们的第二位置移动。应当注意的是，当各个汽缸盖20均设置在进气通道和排气通道以及对应的进气阀和排气阀内时，发动机10可包括用于每一组进气阀和排气阀的单独的阀门致动组件。各个阀门致动系统12尤其可包括共用凸轮轴38、专用凸轮随动件装置（如凸轮随动件、推杆等）40以及专用摇臂42。在图1中所示的阀门致动系统12是顶置阀门推杆式系统，然而在图3中所示的阀门致动系统12是顶置凸轮式系统。应注意到的是，所公开的构思可以适用于这两种类型的系统以及本领域已知的其他类型的系统。

凸轮轴38可以以对本领域技术人员而言显而易见的任何方式可操作地接合曲轴24，其中曲轴24的转动引起凸轮轴38的相应的转动。例如，凸轮轴38可通过齿轮系（未示出）连接到曲轴24，齿轮系将凸轮轴38的转动速度降至曲轴24的转动速度的大约一半（在示例性四冲程配置中）。可选地，凸轮轴38可通过链条、皮带或任何其他合适的方式连接到曲轴24。至少一个凸轮凸角44可连接到凸轮轴38并且与每对阀门30相关联。凸轮凸角44的外轮廓可至少部分地确定发动机10的运行过程中阀门30的致动正时和升程轮廓。

当凸轮轴38转动时，凸轮随动件装置40可依靠在凸轮凸角44的轮廓上并依照凸轮凸角44的轮廓移动，并且将对应的往复运动传递至摇臂42的第一枢转端。这种传递至摇臂42的往复运动可以使摇臂42绕着轴46枢转，从而在提升和释放阀门30的摇臂42的相对第二端处产生对应的往复运动。因此，凸轮轴38的转动可以使阀门30从第一位置移动到第二位置，以产生对应于凸轮凸角44的轮廓的特定升程方式。

摇臂42可以借助于气门横臂组件48连接到阀门30。具体地说，摇臂42可包括容纳在摇臂42的第二端处的孔52（仅示于图2中）内的销50以及配置成容纳销50的露出端的按钮54。按钮54可能能够相对销50略微进行旋转，并包括大致平坦的底表面，该大致平坦的底表面配置成沿着气门横臂组件48的对应平坦上表面滑动。按钮54旋转和沿着气门横臂组件48的平坦上表面滑动的能力可以使摇臂42将主要是垂直（即轴向）的力传递到气门横臂组件48中。在摇臂42与气门横臂组件48之间传递的仅有的水平（即横向）力可以是较低的并且可以仅仅是因为按钮54与气门横臂组件48之间的滑动界面处的摩擦。该界面可以进行润滑和/或抛光，以降低相关摩擦。

示例性的销50示于图2中。由该图可以看出，销50可以具有大致圆柱形的轴56，该大致圆柱形的轴56具有第一端58和第二端60。圆形或郁金香形头部59可以借助于颈部62连接到第二端60，且头部59可以从摇臂42的孔52朝向气门横臂组件48突出一段距离（参见图1）。轴56可以是中空的，以形成在第一端58向孔52开放的内部贮存器64。通道66可以从贮存器64轴向延伸通过头部59的圆形外表面68。外表面68的圆形形状可以在头部59的尖端或中央被截断，使得围绕通道66的出口形成平坦端面70。外表面68可以容纳在按钮54的对应弯曲内表面内（参见图1），并且平坦端面70连同按钮54的弯曲内表面一起可以形成半球形的碎片收集空间。一个或多个（例如，四个）径向凹部72可以形成在第一端58处，使得供给到孔52的润滑油可以经由第一端58处的凹部72和开口进入贮存器64。

在所公开的实施例中，轴56的外圆柱形表面呈阶梯状。特别地，第一端58处的直径d1可以小于第二端60处的直径D，使得环形空隙或环74在第一端58处的孔52内形成。正如将在以下详细描述的，环74可以用作歧管，从而向每个凹部72供给润滑油。环74的体积v1可以与贮存器64的体积V有关，从而有助于确保有充足供应的润滑油可以立即经由凹部72来填充贮存器64。在所公开的实施例中，环74的体积v是贮存器64的体积V的约1/4-1/3。

销50的几何形状可以设计成在发动机10内的有限空间内提供气门横臂组件48的所需性能（例如，所需的润滑油流速和供应压力）。在所公开的实施例中，直径d₁可以是直径D的约0.8-0.9倍，并且，环74的轴向长度l₁可以是销50的整个轴向长度L的约1/3-1/4。贮存器64的轴向长度l₂可以是约等于内径d₂的2-3倍以及销50的整个轴向长度L的约0.5-0.75倍。销50可以设计成自孔52延伸其整个轴向长度L的约1/3。贮存器64的内径d₂可以是通道66的内径d₃的约2-3倍。所有凹部72的总横截面面积a₁可以约等于或大于通道66的横截面面积a₂。应该注意的是，在所有情况下，当用于描述销50时，术语“约”、“基本上”和“大致”应当解释为“在工程公差内”。

如图3所示，按钮54可具有配置成容纳销50的头部59的杯形插槽76以及位于插槽76的上边缘的环形唇部78。插槽76的内表面可以弯曲来大致匹配表面68的外部曲率，且唇部78处的内半径可以小于头部59的内半径r。通过此构造，销50可以经由卡扣界面连接到按钮54。特别地，当迫使销50的头部59进入插槽76中时，唇部78的内半径可以稍微扩大，并且随后在头部59位于插槽57内之后在销50的颈部62周围收缩到其原来的尺寸，由此将销50和按钮54锁定在一起。轴向通道80可以形成在插槽76的底部处，该轴向通道80配置成将来自销50的通道66的润滑油与气门横臂组件48连通。

还可从图3中看出，阀门致动系统12尤其可以包括气门横臂82以及设置有气门横臂82的一个或多个间隙调节器84。正如将在后面详细描述的，每个间隙调节器84可以配置成在凸轮凸角44旋转离开凸轮随动件装置40时调节对应阀门30与其相关阀座32（和/或其他配气机构部件之间）之间的间隙。

气门横臂（“桥”）82可以具有大致矩形的主体，其横向延伸部从相对侧径向向外突出。桥82的上表面（即，靠着摇臂42导向的表面）可以朝着横向延伸部向下倾斜，以便为摇臂42提供间隙。相反，桥82的下表面可以是大致平坦的。孔86可以形成于桥82的每个横向延伸部中，以容纳间隙调节器84。

每个间隙调节器84可以具体表现为任何传统类型的调节器，其配置成在摇臂42旋转离开阀门30时使用润滑油进行填充，并且随后在摇臂42旋转返回阀门30时在内部收集润滑油并起到摇臂42与阀门30之间的液压链路的作用。在所公开的实施例中，每个间隙调节器84为止回阀型调节器，该止回阀型调节器具有弹簧偏压靠于底座90的阀门元件88。在摇臂缩回运动期间，可以将阀门元件88推离底座90，从而使用油填充相关液压室92，并在摇臂延伸运动期间再次接合底座90，以将润滑油锁定在液压室92内。可以设想的是，如果需要，间隙调节器84可为其他形式。

引导到间隙调节器84的油可以经由桥82、按钮54、销50、摇臂42和摇臂轴46而提供。具体地，润滑油通过发动机驱动的泵（未示出）进行加压并导入轴46的集中式轴向通道94中。之后，润滑油可以经由一个或多个径向通道96向外引导到围绕轴46的环形凹槽98。油可以从环形凹槽98经由相应通道100和102引导到摇臂42的相对的第一端和第二端。来自通道100的润滑油可以润滑凸轮随动件装置40，而来自通道102的润滑油可以引导通过销50（例如，通过环74、凹部72、贮存器64和通道66-参见图2）和按钮54（例如，通过通道80）到达桥82。桥82内的一个或多个通道104随后可以将润滑油引导到间隙调节器84所在的孔86中。

工业实用性

所公开的阀门致动系统可与内燃机配合应用。特别地，所公开的阀门致动系统可用于提升发动机的一个或多个换气阀，同时还保持从启动发动机到关闭发动机所需的阀门间隙。例如，在发动机运行期间，加压润滑油可以通过轴46和摇臂42，以填充环74和贮存器64。加压润滑油可以再通过销50的通道66、按钮54的通道80以及通道104，流到间隙调节器84。必要的话，间隙调节器84可以使用润滑油来形成摇臂42与阀门30之间的液压链路，该液压链路建立了发动机10的整个寿命期间的所需升程轮廓。

在发动机启动时且在可以建立润滑油的稳定供应并可以将其引导到间隙调节器84之前，来自之前操作的残留在贮存器64内的润滑油可以向下抽入（即足以实现重力供给）至间隙调节器84中，从而使间隙调节器84正常工作。在所公开的实施例中，在发动机启动时，间隙调节器84并非总是完全空的无油状态，因此，其不需要供应等于他们的空置体积的润滑油。相反，间隙调节器84可能仅需要少量的补充润滑油来取代在发动机停机期间可能已经飞溅出的润滑油和/或在发动机停机后随时间缓慢泄漏出的润滑油。因此，销50内的贮存器64可以配置成供应该补充油，而进行供应的时间量为相关泵在发动机停机后提供加压油的新供应所花费的时间量。在一个实例中，在发动机停机时保留在贮存器64内的润滑油的体积可以是约等于或大于液压调节器84两侧内的液压室92的体积（即，所有的间隙调节器均包含在气门横臂组件48中）。

由于即使是在发动机停机之后以及在任何相关泵满负荷运行之前仍然可以向间隙调节器84提供润滑油，因此，发动机10的寿命和性能可以维持。特别地，可以向间隙调节器84提供足够的润滑油以使它们正常工作，这可在发动机启动期间降低发动机噪音、改善阀门运转并降低磨损。

对本领域技术人员而言显而易见的是，在不偏离本实用新型的保护范围的情况下，可以对本实用新型的阀门制动系统作出各种修改和变更。鉴于本说明书和本文所公开的对实施例的实践，其他实施例对本领域技术人员而言是显而易见的。需要指出的是，说明书和各实施例被认为仅仅是示例性的，本实用新型的实际保护范围由权利要求书限定。

Claims (10)

1.一种用于具有摇臂的阀门致动系统的销，其特征在于，包括：

细长圆柱轴，其具有配置成容纳在所述摇臂的孔内的第一开放端，以及第二端；

头部，其连接至所述第二端处的所述细长圆柱轴且具有圆形外表面；

贮存器，其形成于所述细长圆柱轴中；以及

轴向通道，其从所述贮存器延伸通过所述头部，

其中，所述贮存器的内径至少两倍于所述轴向通道的内径。

2.根据权利要求1所述的用于具有摇臂的阀门致动系统的销，其特征在于：

所述细长圆柱轴的外表面为阶梯状；以及

所述第一开放端处的第一外径小于所述第二端处的第二外径。

3.根据权利要求2所述的用于具有摇臂的阀门致动系统的销，其特征在于，所述第一外径是所述第二外径的0.8-0.9倍。

4.根据权利要求2所述的用于具有摇臂的阀门致动系统的销，其特征在于，通过所述摇臂的所述孔内的所述第一外径和所述第二外径的差值形成的所述第一开放端处的体积是所述贮存器的体积的1/4-1/3。

5.根据权利要求4所述的用于具有摇臂的阀门致动系统的销，其特征在于，具有所述第一外径的外表面的轴向长度是所述销的整个轴向长度的1/3-1/4。

6.根据权利要求1所述的用于具有摇臂的阀门致动系统的销，其特征在于，所述贮存器的轴向长度是所述贮存器的内径的2-3倍并且是所述销整个轴向长度的0.5-0.75倍。

7.根据权利要求1所述的用于具有摇臂的阀门致动系统的销，其特征在于，还包括至少一个在所述第一开放端处形成的径向导向凹部。

8.根据权利要求2所述的用于具有摇臂的阀门致动系统的销，其特征在于，还包括多个径向导向凹部，

其中，所述多个径向导向凹部的组合的横截面积是等于或大于所述轴向通道的横截面积，以及

其中，通过所述第一外径和所述第二外径的差值在所述第一开放端处的孔内形成空隙，并且所述空隙与所述多个径向导向凹部流体连通。

9.一种用于发动机的阀门致动系统，所述阀门致动系统具有根据权利要求1至8中任一项所述的用于具有摇臂的阀门致动系统的销，特征在于，进一步包括：

至少一个换气阀；

摇臂轴；

凸轮轴；

摇臂，其可枢转地连接至所述摇臂轴并且具有与所述凸轮轴可操作地接合的第一端、带有孔的第二端以及从所述摇臂轴延伸至所述孔的第一通道，其中，所述销至少部分地容纳在所述孔内；

气门横臂，其与所述至少一个换气阀接合；

至少一个间隙调整器，其设置在所述气门横臂中；以及

按钮，其配置为在所述气门横臂上滑动且具有与所述至少一个间隙调整器流体连通的第二通道。

10.根据权利要求9所述的用于发动机的阀门致动系统，其特征在于，在所述发动机的启动期间，所述贮存器具有足够向所述至少一个间隙调整器供给流体的体积，直到可以建立稳定的流体供给。