專利名稱：具有軸裝式凸輪從動(dòng)件的發(fā)動(dòng)機(jī)/氣門機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)具有圍繞公共軸轉(zhuǎn)動(dòng)的凸輪從動(dòng)件， 且每個(gè)凸輪從動(dòng)件驅(qū)動(dòng)具有獨(dú)立的間隙調(diào)節(jié)器的多個(gè)推桿。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)使用凸輪軸驅(qū)動(dòng)的氣門機(jī)構(gòu)以操作進(jìn)氣門與排氣門，該進(jìn)氣門 與排氣門用于控制在汽缸體與汽缸蓋之間形成的燃燒室中的氣體交換。通常按照凸輪 軸相對于氣門的位置給發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行分類，頂置凸輪氣門機(jī)構(gòu)由在氣門之上的汽缸蓋中 的凸輪軸驅(qū)動(dòng)，推桿氣門機(jī)構(gòu)或"汽缸體內(nèi)置凸輪"氣門機(jī)構(gòu)具有位于汽缸體中的凸 輪軸，其中氣門由推桿和搖臂操作。現(xiàn)有的每缸四氣門的推桿式發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)汽缸包括兩個(gè)進(jìn)氣門與兩個(gè)排氣門。通過 橋接的氣門機(jī)構(gòu)依次操作每對氣門，該橋接的氣門機(jī)構(gòu)包括通過單個(gè)推桿連接到搖臂 的凸輪軸驅(qū)動(dòng)的凸輪從動(dòng)件(也稱為挺桿或挺柱)，該搖臂驅(qū)動(dòng)連接到一對氣門(進(jìn) 氣門或排氣門)上的橋架。橋接的氣門機(jī)構(gòu)是對許多應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)可接受的性能的具 成本效益的設(shè)計(jì)，然而兩個(gè)橋接的氣門的操作不能精確地同步，因?yàn)槭┘釉跇蚣苌系?力不能完全地在氣門之間平衡，氣門會(huì)受到稍微不同的彈簧力，氣門構(gòu)件會(huì)經(jīng)受稍微 不同的磨損。這可能導(dǎo)致一個(gè)氣門較晚地開啟和/或在氣門關(guān)閉時(shí)， 一個(gè)氣門首先落 座可能促使另一個(gè)氣門以高于期望的速度較晚地落座。此外，氣門桿端受橋架產(chǎn)生的 邊緣負(fù)荷影響，從而較高的應(yīng)力導(dǎo)致較高速率的磨損和可能的噪聲、振動(dòng)、不平穩(wěn)性 (NVH)問題。雖然單頂置凸輪系統(tǒng)(S0HC)和雙頂置凸輪系統(tǒng)(D0HC)獨(dú)立地控制 氣門以解決這些問題中的一些，但是S0HC與D0HC系統(tǒng)較為昂貴且相對于汽缸體內(nèi)置 凸輪設(shè)計(jì)要求較大的裝配寬度。已開發(fā)出可以克服這些缺點(diǎn)的具有多個(gè)可獨(dú)立地操作的間隙調(diào)節(jié)裝置的挺柱，如 本申請的申請人所有并于2005年11月30提出的未決美國專利申請11/164， 620號(hào)中 所述。在該申請中公開的挺柱的一個(gè)實(shí)施例中，包括具有可獨(dú)立地搡作的液壓間隙調(diào) 節(jié)器的挺柱體或外罩，其中在發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸體的內(nèi)孔中的挺柱體響應(yīng)于凸輪軸的旋轉(zhuǎn)往 復(fù)運(yùn)動(dòng)以驅(qū)動(dòng)關(guān)聯(lián)的推桿、搖臂、及氣門。雖然所公開的挺柱相對于各種現(xiàn)有技術(shù)的 解決方案可以提供若干優(yōu)點(diǎn)，但至今已經(jīng)開發(fā)出可提供附加的優(yōu)點(diǎn)和/或較佳地適合 于特定應(yīng)用的替代方案。4多汽缸內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)具有氣門機(jī)構(gòu)，其中凸輪軸設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸體中，且至少兩 個(gè)氣門由公共凸輪軸凸角操作，該發(fā)動(dòng)機(jī)包括基本上平行于凸輪軸設(shè)置的固定軸，具 有可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在固定軸上的開口的第一端及適用于連接到至少兩個(gè)推桿的第二端 的凸輪從動(dòng)件，其中兩個(gè)推桿中的每個(gè)關(guān)聯(lián)于至少兩個(gè)氣門中的一個(gè)，及安裝于基本 上設(shè)置在第一端與第二端之間的滾子軸上的滾子，該滾子接觸公共凸輪軸凸角。凸輪 從動(dòng)件包括用于由公共凸輪軸驅(qū)動(dòng)的推桿的可獨(dú)立地操作的間隙調(diào)節(jié)器。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)包括多個(gè)軸裝式(shaft-mounted)凸輪 從動(dòng)件，其中多個(gè)軸裝式凸輪從動(dòng)件中的每個(gè)連接到至少兩個(gè)推桿上，且具有用于每 個(gè)推桿的可獨(dú)立地操作的液壓間隙調(diào)節(jié)器。該軸是設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸體中不旋轉(zhuǎn)的固 定軸，并基本上平行于凸輪軸延伸?？瑟?dú)立地搡作的液壓間隙調(diào)節(jié)器的每個(gè)包括具有 設(shè)置在外罩中的內(nèi)孔中的套簡，該套簡具有封閉端與開口端。柱塞設(shè)置在套簡中并在 封閉端與柱塞之間確定第一高壓腔。在柱塞與套簡之間設(shè)置有止回閥用于控制從柱塞 到高壓腔的液壓液流。在高壓腔中的液壓液與柱塞彈簧協(xié)作以消除與推桿、搖臂、第 一氣門關(guān)聯(lián)的間隙。本發(fā)明中用于驅(qū)動(dòng)與在汽缸體內(nèi)置凸輪式多汽缸內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中的單個(gè)汽缸關(guān)聯(lián) 的至少兩個(gè)進(jìn)氣門或排氣門的方法的一個(gè)實(shí)施例，包括響應(yīng)于通過轉(zhuǎn)動(dòng)連接到至少兩 個(gè)對應(yīng)的推桿與搖臂的軸裝式凸輪從動(dòng)件產(chǎn)生的關(guān)聯(lián)的凸輪軸凸角的旋轉(zhuǎn)，基本上同 時(shí)驅(qū)動(dòng)至少兩個(gè)進(jìn)氣門/排氣門。該方法還可以包括獨(dú)立地用液壓調(diào)節(jié)關(guān)聯(lián)于每個(gè)推 桿與搖臂的間隙。本發(fā)明包括的實(shí)施例具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。例如根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例包括專門的間隙調(diào)節(jié)器用于關(guān)聯(lián)于具體凸輪從動(dòng)件的每個(gè)氣門以補(bǔ)償熱、磨損、及公差的影響，并在整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)壽命中確保氣門的運(yùn)動(dòng)非常接近于設(shè)計(jì)意圖。根據(jù)本發(fā)明的用于多個(gè)氣門操 作并具有獨(dú)立的間隙調(diào)節(jié)器的公共凸輪從動(dòng)件可以減少或消除與一對氣門未能同時(shí)開啟或關(guān)閉和/或具有不同于或高于期望的落座速度關(guān)聯(lián)的噪聲、振動(dòng)、及不平穩(wěn)性。 在公共凸輪從動(dòng)件中可獨(dú)立地搡作的間隙調(diào)節(jié)器為每對氣門提供耦合的、同步的運(yùn) 動(dòng)，并允許對氣門彈簧力的差別、在氣門/氣門座磨損的差別、及由于搖臂力沒有被 施加到在氣門中心線之間的中點(diǎn)上造成的差別進(jìn)行單獨(dú)的補(bǔ)償。此外，本發(fā)明的凸輪 從動(dòng)件消除了關(guān)聯(lián)于橋接的氣門機(jī)構(gòu)的磨損產(chǎn)生機(jī)制，如橋架的縱搖(pitching)或 橫搖(rolling)導(dǎo)致橋架/搖臂界面上的應(yīng)力增加及在橋架與氣門桿端之間的不期望 的接觸。具有多個(gè)可獨(dú)立地搡作的液壓間隙調(diào)節(jié)器的公共凸輪從動(dòng)件在固定軸上轉(zhuǎn)動(dòng)可以減少氣門機(jī)構(gòu)的移動(dòng)質(zhì)量以改進(jìn)性能。根據(jù)本發(fā)明的軸裝式凸輪從動(dòng)件還可以減 少發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸體的機(jī)械加工復(fù)雜性和/或通過減少或消除關(guān)聯(lián)于發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸體中的往 復(fù)式挺柱的內(nèi)孔的結(jié)構(gòu)特征來減輕重量。結(jié)合附圖，從下面的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明，以上優(yōu)點(diǎn)和其他的優(yōu)點(diǎn)及特征將變得顯而易見。


圖1示出汽缸體內(nèi)置凸輪式V型發(fā)動(dòng)機(jī)的局部截面圖，該V型發(fā)動(dòng)機(jī)具有本發(fā)明 的一個(gè)實(shí)施例中帶獨(dú)立的間隙調(diào)節(jié)器的軸裝式凸輪從動(dòng)件；圖2是本發(fā)明中的軸裝式凸輪從動(dòng)件的典型實(shí)施例的截面圖；圖3是本發(fā)明中的一個(gè)實(shí)施例中的氣門機(jī)構(gòu)的頂視圖，該氣門機(jī)構(gòu)關(guān)聯(lián)于每汽缸 四氣門式發(fā)動(dòng)機(jī)中的一個(gè)汽缸，其中該發(fā)動(dòng)機(jī)具有帶多個(gè)獨(dú)立的液壓間隙調(diào)節(jié)器的凸輪從動(dòng)件；圖4是示出本發(fā)明中的一個(gè)實(shí)施例中用于用單個(gè)凸輪軸凸角搡作一對氣門的帶 雙獨(dú)立液壓間隙調(diào)節(jié)器的軸裝式凸輪從動(dòng)件的搡作的截面圖；及圖5示出本發(fā)明中帶獨(dú)立的液壓間隙調(diào)節(jié)器的軸裝式凸輪從動(dòng)件的另一個(gè)實(shí)施 例的截面圖。
具體實(shí)施方式
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，參考附圖中任何一個(gè)所示和所述的實(shí)施例的各種特征可 以與一個(gè)或多個(gè)其他圖中的特征相結(jié)合產(chǎn)生沒有詳細(xì)示出或描述的替代的實(shí)施例。所 示特征的組合可以產(chǎn)生典型應(yīng)用的典型實(shí)施例。然而，對于具體的應(yīng)用或?qū)嵤┓桨缚?能需要與本發(fā)明的教導(dǎo)一致的特征的各種組合和修改。在圖示中典型實(shí)施例總體上涉 及四沖程、多汽缸、直噴式壓縮點(diǎn)火內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)具有汽缸體內(nèi)置凸輪 或推桿氣門機(jī)構(gòu)，雖然示出V型發(fā)動(dòng)機(jī)配置，但本發(fā)明也可以用在直列式發(fā)動(dòng)機(jī)配置 中。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到結(jié)合其他發(fā)動(dòng)機(jī)/車輛技術(shù)的類似應(yīng)用或?qū)嵤┓桨?。圖1-圖5示出典型實(shí)施例中內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)和氣門機(jī)構(gòu)的搡作。多汽缸內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)出或描述與發(fā)動(dòng)機(jī)和氣門機(jī)構(gòu)關(guān)聯(lián)的各種現(xiàn)有特征。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到本發(fā)明 可以用在各種類型發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)配置中，包括但不限于例如設(shè)置為V型配置或直列 式配置中的壓縮點(diǎn)火或火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)。所示的典型實(shí)施例包括每汽缸四氣門的壓縮 點(diǎn)火柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。然而，根據(jù)本發(fā)明的凸輪從動(dòng)件可以用在任何具有至少兩個(gè)氣體交 換氣門的應(yīng)用中，包括具有至少一個(gè)進(jìn)氣門和/或至少一個(gè)排氣門的應(yīng)用。類似地， 本發(fā)明的凸輪從動(dòng)件特別地適合用在具有多個(gè)氣門的發(fā)動(dòng)機(jī)中，該多個(gè)氣門基本上同 時(shí)由單個(gè)凸輪軸凸角和關(guān)聯(lián)的軸裝式凸輪從動(dòng)件控制。雖然本發(fā)明示出在汽缸體內(nèi)置 凸輪式發(fā)動(dòng)機(jī)配置中使用推桿驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣門和排氣門(亦稱為5型氣門機(jī)構(gòu))，本發(fā)明 也應(yīng)用在搖臂由凸輪軸通過挺柱直接驅(qū)動(dòng)(亦稱為4型氣門機(jī)構(gòu))的應(yīng)用中。本領(lǐng)域 技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到各種其他的發(fā)動(dòng)機(jī)配置，其中軸裝式凸輪從動(dòng)件具有根據(jù)本發(fā)明的 可獨(dú)立地操作的液壓間隙調(diào)節(jié)器將是有利的。如圖1中的典型應(yīng)用的局部剖視/截面圖所示，多汽缸內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)io包括設(shè)置在 發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸體14中的凸輪軸12,且可以稱為汽缸體內(nèi)置凸輪式發(fā)動(dòng)機(jī)。在本文中， 帶右上標(biāo)的參考數(shù)字標(biāo)記的構(gòu)件在結(jié)構(gòu)和功能上對應(yīng)于不帶右上標(biāo)的參考數(shù)字標(biāo)記 的構(gòu)件。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到執(zhí)行相同功能和具有相同結(jié)構(gòu)的構(gòu)件不必完全相同。每個(gè)汽缸16 (及16')包括往復(fù)式活塞18(18'等)，活塞由連桿20連接到曲軸 (未示出)。每組汽缸包括固定在汽缸體14上的汽缸蓋22,并提供連接到在汽缸蓋 中與氣體交換氣門2S相關(guān)聯(lián)的相應(yīng)氣口的常規(guī)進(jìn)氣道和排氣道(未示出)，該氣體 交換氣門包括進(jìn)氣門30. 32和排氣門36、 38。汽缸蓋22包括與氣體交換氣門28的 搡作相關(guān)聯(lián)的常規(guī)硬件如氣門導(dǎo)管、氣門座(未示出)等。燃料噴射器40響應(yīng)于關(guān) 聯(lián)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制器提供的信號(hào)向汽缸16噴射燃料。雖然圖1示出直接噴射式發(fā)動(dòng)機(jī)， 但本發(fā)明的凸輪從動(dòng)件可以用在具有其他噴射策略的發(fā)動(dòng)機(jī)中，例如使用進(jìn)氣道燃料 噴射的發(fā)動(dòng)機(jī)中。發(fā)動(dòng)機(jī)IO包括氣門機(jī)構(gòu)50用來控制到汽缸16的空氣和燃料的進(jìn)入(用于進(jìn)氣 道燃料噴射式發(fā)動(dòng)機(jī))和燃燒氣體的排放。氣門機(jī)構(gòu)50包括氣門28、氣門彈簧52、 搖臂54、推桿56和凸輪從動(dòng)件58,其中安裝凸輪從動(dòng)件58用于圍繞設(shè)置在汽缸體 14中的固定軸60轉(zhuǎn)動(dòng)，并基本上平行于凸輪軸12延伸。凸輪軸12包括凸角70以 驅(qū)動(dòng)氣門28。在一個(gè)實(shí)施例中，凸輪軸12包括單個(gè)凸角以驅(qū)動(dòng)一對進(jìn)氣門30、 32， 另一單個(gè)凸角用來操作一對關(guān)聯(lián)的排氣門36和38(見圖3)。因此，每個(gè)凸輪從動(dòng) 件58可以包括可獨(dú)立地操作的間隙調(diào)節(jié)器62用來調(diào)節(jié)與一對推桿、搖臂、及氣門中 的每個(gè)相關(guān)聯(lián)的間隙。如圖1-圖2所示，每個(gè)凸輪從動(dòng)件58包括與凸輪或凸輪軸12的凸角70接觸的 滾子64，在發(fā)動(dòng)機(jī)10運(yùn)行期間凸輪軸12旋轉(zhuǎn)時(shí)，凸輪凸角70升起凸輪從動(dòng)件58 以圍繞固定軸60轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪從動(dòng)件58升起與對應(yīng)的搖臂100、 102連接的兩個(gè)或多 個(gè)推桿56。每個(gè)搖臂100、 102在單個(gè)平面圍繞集成式球/球窩支板(ball/socket fulcrum) 120轉(zhuǎn)動(dòng)，其中球/球窩支板120如現(xiàn)有技術(shù)所知固定到汽缸蓋22上。搖 臂100、 102將來自推桿56的總體上向上的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榭傮w上向下的運(yùn)動(dòng)以克服關(guān)聯(lián) 的彈簧52移動(dòng)氣門28去開啟汽缸16上關(guān)聯(lián)的進(jìn)氣口/排氣口。在凸輪軸12繼續(xù)旋 轉(zhuǎn)時(shí)，凸輪從動(dòng)件58沿著凸角70的輪廓開始總體上向下運(yùn)動(dòng)，以使關(guān)聯(lián)的彈簧52 關(guān)閉進(jìn)氣門30、 32?；谕菇?0'的輪廓以相似的方式驅(qū)動(dòng)排氣門36、 38。如圖1-圖3所示，根據(jù)本發(fā)明的操作發(fā)動(dòng)機(jī)IO及氣門機(jī)構(gòu)50的方法包括基本 上同時(shí)使用至少兩個(gè)相應(yīng)的推桿(88、 90或92、 94)及連接到公共凸輪從動(dòng)件(58 或158)上的搖臂(100、 102或106、 108),驅(qū)動(dòng)至少兩個(gè)氣體交換氣門，如進(jìn)氣 門30、 32或排氣門36、 38。參考圖4和圖5將更詳細(xì)地示出和描述，每個(gè)凸輪從動(dòng) 件58、 158可以包括可獨(dú)立地操作的液壓間隙調(diào)節(jié)器以獨(dú)立地調(diào)節(jié)關(guān)聯(lián)于每個(gè)推桿與搖臂的間隙。替代地，可以對每凸輪從動(dòng)件兩個(gè)推桿提供機(jī)械間隙調(diào)節(jié)，這可以輕易 地被現(xiàn)有的每汽缸四氣門發(fā)動(dòng)機(jī)容納。現(xiàn)有的機(jī)械間隙調(diào)節(jié)可以使用在推桿端部的搖 臂上的螺釘調(diào)節(jié)器。推桿通常為球窩端部，其中搖臂調(diào)節(jié)器螺釘具有用螺母鎖住的球端。最佳地如在圖3中的典型氣門機(jī)構(gòu)50的頂視圖所示，本發(fā)明使用包括搖臂100、 102、 106、及108的搖臂54，搖臂IOO、 102、 106、及108具有結(jié)構(gòu)上集成的張開部 分的單件體以產(chǎn)生用于接合安裝在支板120 (圖l)上的樞軸球的球窩。每個(gè)搖臂54 使用輪廓寬度窄的共面冷成形或沖壓鋼結(jié)構(gòu)以方便裝配。氣門30、 32相對于推桿88、 90定位于不同的距離，并要求關(guān)聯(lián)的搖臂100、 102具有基本上不同的長度。在一個(gè) 實(shí)施例中，搖臂100比搖臂102長大約40%。然而，薄輪廓共面搖臂使用球/球窩支 點(diǎn)以允許球/球窩支板121、 122合適的定位以提供基本上相等的搖臂比，從而產(chǎn)生基 本上相等的氣門30、 32的氣門運(yùn)動(dòng)。優(yōu)選的搖臂和支板裝置的附加細(xì)節(jié)在本申請的 申請人:所有并于2006年3月3曰提出的未決美國專利申請1 1 /308,021號(hào)中描述。當(dāng) 然，取決于具體的應(yīng)用和實(shí)施方案，本發(fā)明的軸裝式凸輪從動(dòng)件可以用于各種其他類 型和設(shè)置的搖臂及關(guān)聯(lián)的支板。如圖2的截面圖和圖3的頂視圖所示，凸輪從動(dòng)件58包括第一端76,其中第一 端76具有可旋轉(zhuǎn)地安裝于固定軸60上的開口或孔。第二端78適用于連接到至少兩 個(gè)推桿88、 90。在圖2-圖5示出的實(shí)施例中，凸輪從動(dòng)件58的第二端78通過可獨(dú) 立地搡作的間隙調(diào)節(jié)器80、 82連接到相應(yīng)的推桿上，例如如圖4和圖5所示，這可以利用柱塞的互補(bǔ)的球/球窩或凸/凹幾何形狀及關(guān)聯(lián)的推桿提供柔性連接 (compliant coupling)。安裝滾子用于圍繞滾子軸84旋轉(zhuǎn)，滾子軸84固定在外罩 86上并基本上在第一端76與第二端78之間。如參考圖4與圖5將更詳細(xì)的說明， 外罩86包括通道、管道或內(nèi)孔87,該通道、管道或內(nèi)孔87連接到固定軸60上相應(yīng) 的通道或內(nèi)孔61以提供來自發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑系統(tǒng)的加壓潤滑油，用于液壓間隙調(diào)節(jié)器62 的操作。在推桿56中可以提供孔或通道57以提供來自間隙調(diào)節(jié)器62的潤滑油來潤 滑在推桿56、搖臂54及間隙調(diào)節(jié)器62之間的連接。圖4和圖5示出根據(jù)本發(fā)明的具有至少兩個(gè)獨(dú)立的液壓的間隙調(diào)節(jié)器的軸裝式凸 輪從動(dòng)件的替代的實(shí)施例。凸輪從動(dòng)件58和158'具有類似的結(jié)構(gòu)和工作原理以便 下文中參考圖4的凸輪從動(dòng)件58的說明也可以應(yīng)用到圖5的凸輪從動(dòng)件158'上，兩 者的差別如上文所述。凸輪從動(dòng)件58包括安裝用于圍繞固定到外罩或機(jī)體86上的軸84旋轉(zhuǎn)的滾子M。 當(dāng)接觸相應(yīng)的凸輪軸凸角時(shí)，軸承196或類似裝置有助于滾f 64圍繞軸84的旋轉(zhuǎn)。 外罩86包括軸向的內(nèi)孔，其中安裝有相應(yīng)的套簡160、 1"，并且每個(gè)具有封閉端和 開口端。每個(gè)套簡具有可軸向移動(dòng)的柱塞166、 168位于其中以便在封閉端與柱塞之 間確定出可變?nèi)莘e的高壓腔170、 172。止回閥l74、 176定位于相應(yīng)的高壓腔170、172中以控制來自定位于柱塞166、 168中的儲(chǔ)存器186、 188中的液壓液流進(jìn)高壓腔 170、 172中。當(dāng)液壓壓力減少時(shí)，如當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)時(shí)，彈簧1S0、 182作用在關(guān)聯(lián)的 柱塞166、 168上以減少間隙。軸裝式凸輪從動(dòng)件58包括兩部分柱塞166、 168,兩部分柱塞166、 168具有底 部柱塞元件或底部200、 200和上部柱塞元件或連接器204、 206。上部柱塞元件204、 2 06包括基本上形成球窩的凹半球形用于連接到相應(yīng)的推桿，其中相應(yīng)的推桿具有基 本上為凸半球形的端部或球端。軸裝式凸輪從動(dòng)件158'具有兩部分柱塞166'、 168', 其中166'、 168'具有上部元件或連接器210、 212,其中210、 212具有適用于連接 到相應(yīng)的具有形成球窩的凹半球形端部的推桿的基本上為凸半球形的端部或球端。如 圖4與圖5所示，如上所述，柱塞的上部元件包括孔以通過相應(yīng)推桿中的通道用來供 應(yīng)潤滑油到相應(yīng)搖臂。在操作中，在變化的工況下和環(huán)境條件下獨(dú)立的機(jī)械或液壓間隙調(diào)節(jié)器基本上消 除任何在氣門機(jī)構(gòu)構(gòu)件之間的間隙或余隙，以提供穩(wěn)定可靠的氣門執(zhí)行，包括可重復(fù) 的氣門開啟和關(guān)閉時(shí)間及最大升程值。雖然由于溫度變化或磨損，關(guān)聯(lián)的推桿長度發(fā) 生變化，來自加壓供給源的液壓液通過固定軸60的通道61供給到凸輪從動(dòng)件58的 外罩86的內(nèi)孔87中。加壓的液壓液優(yōu)選地為發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油并通過橫向孔22 0流進(jìn)儲(chǔ) 存器186、 188中。少量的液壓液通過止回閥174、 176進(jìn)入到高壓腔170、 172中移 動(dòng)柱塞166、 168離開套簡160、 162的封閉端，以消除在連接器204、 206和相應(yīng)的 推桿及搖臂之間的任何間隙或余隙。因此，由凸輪凸角旋轉(zhuǎn)接觸滾子150產(chǎn)生的力通 過外罩86傳遞到套簡160、 162，且通過在高壓腔170、 172中的液壓液傳遞到柱塞 166、 168。若由于熱膨脹推桿長度增加，液壓液從柱塞166、 168與套簡160、 162之 間的高壓腔170、 172中緩慢地流出以減少包含在關(guān)聯(lián)的高壓腔170或172中的容積。相比較使用單個(gè)推桿和間隙調(diào)節(jié)器的橋接實(shí)施方案，與每個(gè)軸裝式凸輪從動(dòng)件關(guān) 聯(lián)的間隙調(diào)節(jié)器可以彼此獨(dú)立地操作從而有助于關(guān)聯(lián)于每個(gè)凸輪從動(dòng)件的氣門更精 確地同步執(zhí)行。因此，單種間隙補(bǔ)償即可應(yīng)對在氣門彈簧力、氣門和/或氣門座磨損、 熱效應(yīng)等的變化以提供關(guān)聯(lián)于具體凸輪凸角的兩個(gè)或多個(gè)氣門的耦合的、同步的運(yùn) 動(dòng)。因此，本發(fā)明包括用于基本上同時(shí)地搡作兩個(gè)或多個(gè)氣門的具有獨(dú)立的間隙調(diào)節(jié) 器的軸裝式凸輪從動(dòng)件的實(shí)施例。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例包括專門的間隙調(diào)節(jié)器用于關(guān) 聯(lián)于具體凸輪從動(dòng)件的每個(gè)氣門以補(bǔ)償熱、磨損、及公差的影響并在整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)壽命 中確保氣門的運(yùn)動(dòng)保持非常接近于設(shè)計(jì)意圖。根據(jù)本發(fā)明的凸輪從動(dòng)件可以減少或消 除與氣門未能同時(shí)開啟或關(guān)閉和/或具有不同于或高于期望的落座速度關(guān)聯(lián)的噪聲、 振動(dòng)及不平穩(wěn)性。在公共從動(dòng)件中可獨(dú)立地操作的間隙調(diào)節(jié)器為每對氣門提供耦合 的、同步的運(yùn)動(dòng)，且允許對于彈簧力差別、在氣門/氣門座磨損中的差別、及由于搖 臂力未施加在氣門中心線之間的中點(diǎn)上的差別進(jìn)行單獨(dú)的補(bǔ)償。此外，本發(fā)明的凸輪從動(dòng)件消除了關(guān)聯(lián)于橋接的氣門機(jī)構(gòu)實(shí)施方案的磨損產(chǎn)生機(jī)制，如橋架的縱搖或橫搖 導(dǎo)致橋架/搖臂界面上的應(yīng)力增加，及橋架與氣門桿端之間的不期望的接觸。具有多 個(gè)可獨(dú)立地操作的液壓間隙調(diào)節(jié)器的凸輪從動(dòng)件在固定軸上轉(zhuǎn)動(dòng)可以減少氣門機(jī)構(gòu) 的移動(dòng)質(zhì)量以改進(jìn)性能。根據(jù)本發(fā)明的軸裝式凸輪從動(dòng)件還可以減少發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸體的 機(jī)械加工復(fù)雜性和/或通過減少或消除關(guān)聯(lián)于在發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸體中的往復(fù)挺柱內(nèi)孔的結(jié) 構(gòu)特征來減輕重量。雖然已經(jīng)詳細(xì)描述了最佳模式，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到在本發(fā)明的權(quán)利要求的 范圍內(nèi)的各種替代的設(shè)計(jì)和實(shí)施例。已經(jīng)比較并對比了幾個(gè)實(shí)施例。某些實(shí)施例被描 述為可以在一個(gè)或多個(gè)期望的特征方面提供優(yōu)點(diǎn)或優(yōu)于其他的實(shí)施例。然而，如本領(lǐng) 域技術(shù)人員所知，可以兼顧一個(gè)或多個(gè)特征以實(shí)現(xiàn)期望的系統(tǒng)特征，該系統(tǒng)特征取決 于具體的應(yīng)用。這些特征包括但不限于成本、強(qiáng)度、耐久性、生命周期成本、可銷售 性、外觀、包裝、尺寸、維修方便性、重量、可制造性、裝配方便性等。本文討論的 實(shí)施例即使在一個(gè)或多個(gè)特征方面次于另一個(gè)實(shí)施例，也應(yīng)在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具有氣門機(jī)構(gòu)的多汽缸內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其中凸輪軸設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸體內(nèi)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)包括由公共凸輪軸凸角操作的至少兩個(gè)氣門，所述發(fā)動(dòng)機(jī)包括基本上平行于所述凸輪軸設(shè)置的固定軸；具有可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在所述固定軸上的開口的第一端及適用于連接到至少兩個(gè)推桿的第二端的凸輪從動(dòng)件，其中兩個(gè)推桿中的每個(gè)與所述至少兩個(gè)氣門中的一個(gè)關(guān)聯(lián)，及安裝于基本上設(shè)置在所述第一端與所述第二端之間的滾子軸上的滾子，所述滾子接觸所述公共凸輪軸凸角；及關(guān)聯(lián)于每個(gè)推桿的搖臂，用于驅(qū)動(dòng)至少兩個(gè)氣門中的一個(gè)。
2. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述凸輪從動(dòng)件包括 至少兩個(gè)獨(dú)立的間隙調(diào)節(jié)器，每個(gè)間隙調(diào)節(jié)器關(guān)聯(lián)于對應(yīng)的推桿和搖臂。
3. 如權(quán)利要求l所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述凸輪從動(dòng)件包括 至少兩個(gè)獨(dú)立的液壓間隙調(diào)節(jié)裝置，每個(gè)液壓間隙調(diào)節(jié)裝置關(guān)聯(lián)于對應(yīng)的推桿和搖臂。
4. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述固定軸設(shè)置在所述發(fā)動(dòng)機(jī)汽 缸體內(nèi)，并包括用于向所述凸輪從動(dòng)件的間隙調(diào)節(jié)裝置提供液壓液的通道。
5. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述凸輪從動(dòng)件包括 外罩；設(shè)置在所述外罩中的第一孔中并具有封閉端和開口端的第一套簡； 位于所述第一套簡中并在所述封閉端與所述第一柱塞之間確定出第一高壓腔的 第一柱塞；設(shè)置在所述第一柱塞與第一套簡之間的第一止回閥，用于控制液壓液從所述第一 柱塞流進(jìn)所述第一高壓腔中，在所述第一高壓腔中的所述液壓液與柱塞彈簧協(xié)作以消除關(guān)聯(lián)于第一推桿、第一搖臂、及第一氣門的間隙；設(shè)置在所述外罩中的第二孔中并具有封閉端與開口端的第二套筒； 位于所述第二套簡中并在所述封閉端與所述第二柱塞之間確定出第二高壓腔的第二柱塞；及設(shè)置在所述第二柱塞與第二套簡之間的第二止回閥，用于控制液壓液從所述第二 柱塞流進(jìn)所述第二高壓腔中，在所述第二高壓腔中的所述液壓液與柱塞彈簧協(xié)作以消 除關(guān)聯(lián)于第二推桿、第二搖臂、及第二氣門的間隙。
6. 如權(quán)利要求5所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述第一柱塞與第二柱塞包括 接觸相應(yīng)止回閥的底部柱塞元件；及在底部柱塞元件與關(guān)聯(lián)的推桿之間設(shè)置的上部柱塞元件，所述上部柱塞元件適用 于與關(guān)聯(lián)的推桿連接并且具有用于向所述關(guān)聯(lián)的推桿提供液壓液的孔。
7. 如權(quán)利要求6所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述上部柱塞元件包括在用于連 接所述關(guān)聯(lián)的推桿的基本上為凸半球形的端部上的孔。
8. —種用于多汽缸內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門機(jī)構(gòu)，所述多汽缸內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)具有設(shè)置在 發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸體中用于用單個(gè)凸輪軸凸角操作兩個(gè)氣門的凸輪軸，所述氣門機(jī)構(gòu)包括安裝用于圍繞固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的凸輪從動(dòng)件，所述固定軸基本上平行于在所述發(fā)動(dòng)機(jī) 汽缸體中的所述凸輪軸延伸，所述凸輪從動(dòng)件具有用于接觸所述凸輪軸凸角的滾子， 且包括第 一 間隙調(diào)節(jié)器和第二間隙調(diào)節(jié)器；第一搖臂和第二搖臂，每個(gè)搖臂關(guān)聯(lián)于所述兩個(gè)氣門中相應(yīng)的一個(gè)；及 在所述凸輪從動(dòng)件的所述第一間隙調(diào)節(jié)器和第一搖臂之間延伸的第一推桿，及在 所述凸輪從動(dòng)件的所述第二間隙調(diào)節(jié)器和第二搖臂之間延伸的第二推桿。
9. 如權(quán)利要求8所述的氣門機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述第一間隙調(diào)節(jié)器和第二間 隙調(diào)節(jié)器包括具有高壓腔的液壓間隙調(diào)節(jié)器，所述高壓腔包含有量可變的液壓液以消 除相應(yīng)的推桿、搖臂、及氣門裝置的間隙。
10. —種用于具有推桿氣門機(jī)構(gòu)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的凸輪從動(dòng)件，所述氣門機(jī)構(gòu)包括 凸輪軸及設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸體中的固定軸，所述固定軸基本上平行于所述凸輪軸延 伸，所述凸輪從動(dòng)件包括具有用于可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝到所述固定軸上的開口的第一端及具有至少部分地位于 外罩內(nèi)的第一和第二液壓間隙調(diào)節(jié)器的第二端的外罩，每個(gè)液壓間隙調(diào)節(jié)器具有適用 于與相應(yīng)的推桿連接的一端，所述液壓間隙調(diào)節(jié)器包括可注入液壓液的可變?nèi)莘e腔， 其中從所述固定軸通過所述外罩供給所述液壓液以調(diào)節(jié)相應(yīng)的推桿相對于所述外罩 的軸向距離；及用于接觸凸輪軸凸角的滾子，所述滾子安裝用于圍繞安裝在外罩中的軸旋轉(zhuǎn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有軸裝式凸輪從動(dòng)件的發(fā)動(dòng)機(jī)/氣門機(jī)構(gòu)，提供一種具有氣門機(jī)構(gòu)的多汽缸內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其中凸輪軸設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸體內(nèi)，且由公共凸輪軸凸角操作至少兩個(gè)氣門，該發(fā)動(dòng)機(jī)包括基本上平行于凸輪軸設(shè)置的固定軸，具有可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在固定軸上的開口的第一端及適用于連接到至少兩個(gè)推桿的第二端的凸輪從動(dòng)件，其中兩個(gè)推桿中的每個(gè)與至少兩個(gè)氣門中的一個(gè)關(guān)聯(lián)，及安裝于基本上設(shè)置在第一端與第二端之間的滾子軸上的滾子，該滾子接觸公共凸輪軸凸角。凸輪從動(dòng)件可以包括用于由公共凸輪軸凸角驅(qū)動(dòng)的推桿的可獨(dú)立地操作的間隙調(diào)節(jié)器。
文檔編號(hào)F01L1/20GK101255808SQ200810080969
公開日2008年9月3日 申請日期2008年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月28日
發(fā)明者馬修·迪格斯 申請人:福特環(huán)球技術(shù)公司