具有多功能盖的气门机构枢轴支架组件的制作方法

本发明总体上涉及内燃机中的气门机构部件，且更具体地涉及气门机构中的枢轴支架组件中的盖，该盖将凸轮轴轴颈与摇臂支座集成。

背景技术：

内燃机中的气门机构包括负责打开和关闭发动机气门的部件，包括进气阀和排气阀。多年来已知多种气门机构设计。在一种设计中，凸轮轴由发动机齿轮机构操作以在发动机气门下方的位置旋转。推杆通常在凸轮动件和致动气体交换阀的摇臂之间延伸。在另一种设计中，凸轮轴定位在“上方”并且直接接触摇臂上的滚子。枢轴支架通常在邻近单独的轴颈轴承和凸轮轴支撑结构的位置支撑摇臂。

顶置凸轮轴设计具有某些优点，特别是在简化和减少部件方面，因为推杆和某些其它部件不是必需的。然而，在某些情况下，顶置凸轮轴设计可能与相关气门和气门机构部件的封装和排列的限制相关。使用顶置凸轮轴来操作摇臂，其中相关的气体交换阀的布置方式与气缸的布置方式不一致，这会造成封装困难和部件负载不理想。一种已知的顶置凸轮轴设计在美国专利第9，309，787号中被阐述。

技术实现要素：

一方面，内燃机包括发动机壳体，该发动机壳体具有形成在其中的多个燃烧气缸和用于多个燃烧气缸的多个气体交换阀。该内燃机还包括第一摇臂组件，该第一摇臂组件与多个气体交换阀中的至少一个联接，并包括第一摇臂和第一摇臂枢轴。该内燃机还包括第二摇臂组件，该第二摇臂组件与多个气体交换阀中的至少一个联接，并包括第二摇臂和第二摇臂枢轴。该内燃机还包括与第一和第二摇臂组件中的每一个联接的凸轮轴，以及复合枢轴支架，该复合枢轴支架具有形成在其中的轴颈孔，以及定位在轴颈孔中的轴颈轴承，该轴颈轴承用于可旋转地轴颈支承凸轮轴。复合枢轴支架还具有形成在其中的第一轴孔和第二轴孔，第一轴孔接收第一摇臂枢轴以在第一枢轴位置支撑第一摇臂，第二轴孔接收第二摇臂枢轴以在第二枢轴位置支撑第二摇臂。

在另一方面，枢轴支架组件包括多个摇臂组件，每个摇臂组件构造成与至少一个气体交换阀联接并且包括摇臂和摇臂枢轴。该枢轴支架组件还包括复合枢轴支架，该复合枢轴支架具有形成在其中的轴颈孔，以及定位在轴颈孔中的轴颈轴承，该轴颈轴承用于可旋转地轴颈支承凸轮轴。复合枢轴支架还具有形成在其中的第一轴孔和第二轴孔，分别在多个摇臂组件的第一个和多个摇臂组件的第二个上接收摇臂枢轴。

在又一方面，用于内燃机的气门机构中的复合枢轴支架的盖包括细长的一体式盖体，该盖体具有第一本体侧面、与第一本体侧面相对设置的第二本体侧面、以及围绕第一本体侧面和第二本体侧面延伸并形成细长的一体式盖体的周边的外围边缘表面。细长的一体式盖体进一步具有在第一本体侧面和第二本体侧面之间延伸的本体厚度、大于本体厚度的本体高度和大于本体高度的本体长度。细长的一体式盖体进一步具有形成在外围边缘表面中的下部外围边缘表面的弓形切口。弓形切口在第一本体侧面和第二本体侧面之间延伸，并且构造形成凸轮轴轴颈孔，该凸轮轴轴颈孔在枢轴支架底座中具有互补切口。细长的一体式盖体进一步具有形成在其中的第一轴孔和第二轴孔，每个轴孔分别在第一本体侧面和第二本体侧面之间延伸。第一轴孔沿本体长度定位在距离弓形切口的第一距离处，以接收用于第一摇臂的枢轴，从而在相对于凸轮轴的第一枢轴位置支撑第一摇臂。第二轴孔沿本体长度定位在距离弓形切口的第二距离处，以接收用于第二摇臂的枢轴，从而在相对于凸轮轴的第二枢轴位置支撑第二摇臂。

附图说明

图1是根据一个实施例的内燃机的部分剖视图；

图2是图1中发动机的一部分的透视图，示出了气门机构的一部分；

图3是图2所示的发动机的一部分的俯视图；

图4是根据一个实施例的复合枢轴支架的盖的透视图；

图5是图4的盖的部分剖视图；以及

图6是根据一个实施例的气门机构的部分剖视图。

具体实施方式

参照图1，示出了根据本发明的实施例的内燃机10。在本发明的实施例中，内燃机10(以下称为“发动机10”)可以包括压缩点火柴油发动机，尽管本发明并不局限于此。发动机10包括具有气缸体14的壳体12和连接到气缸体14的发动机盖16。多个燃烧气缸18形成在发动机壳体12中。在所示的实施例中，三个燃烧气缸18以直线排列方式示出。其它汽缸数量和发动机结构可能落入本发明的范围内。发动机10还包括气门机构20，该气门机构20包括用于致动燃烧气缸18的多个气体交换阀28和30的装置。在所示实施例中，气体交换阀28可包括进气阀，气体交换阀30可包括排气阀，总共有四个气体交换阀与每个燃烧气缸18相关联。阀复位弹簧31用于将气体交换阀28和30偏压到关闭位置。气门机构20还包括多个定位在发动机盖16上的枢轴支架组件21。凸轮轴22通过与发动机10的齿轮系(未示出)的其它部件联接的凸轮齿轮24旋转。凸轮轴框架和气门盖在图1中未示出，但可以包括在内。多个枢轴支架组件21支撑气门机构20的多个部件，其重要性将从以下描述中进一步显而易见。在所示的布置中，凸轮轴22为顶置布置。

气门机构20进一步具有多个摇臂组件，所述多个摇臂组件包括第一摇臂组件32，所述第一摇臂组件32与多个气体交换阀28、30中的至少一个联接。现在参照图2和3，第一摇臂组件32包括第一摇臂34和第一摇臂枢轴36。第二摇臂组件46与多个气体交换阀28，30中的至少一个联接，并包括第二摇臂48和第二摇臂枢轴50。图2还示出了将发动机盖16安装到气缸体14的多个螺栓17。提供多个活塞26，其中一个在图1中可见，并可以在燃烧气缸18内以通常的常规方式往复运动以旋转曲轴(未示出)，对于本领域技术人员将很容易理解。各种冷却液端口、导管和其它性能未编号，但也在图2和3中示出，并且可以具有常规用途和设计。在气体交换阀28和30之间设置有燃料喷射器开口或端口59。在一种实施方式中，发动机10包括直喷射式发动机，然而，本发明在这一点上也不受限制。

凸轮轴22可如上文所述旋转，并与第一摇臂组件32和第二摇臂组件46中的每一个联接，以分别打开和关闭气体交换阀28和30。为此，凸轮轴22包括用于操作第一摇臂34的第一凸轮凸角43和用于操作第二摇臂48的第二凸轮凸角45。第一摇臂34包括滚子端40和承载端42，该滚子端40具有与凸轮凸角43接触的滚子41。承载端42与载体44联接，载体44与每个气体交换阀28联接。摇臂组件32还包括围绕枢轴36定位的衬套38。摇臂48包括具有滚子55的滚子端54和与承载件58联接的承载端56，承载件58又与气体交换阀30联接。因此，在所示实施例中，承载件44形成将第一摇臂34联接到多个气体交换阀28中的两个的第一桥式连接器44，并且承载件58形成将第二摇臂48联接到多个气体交换阀30中的另两个的第二桥式连接器58。第一和第二桥式连接器44和58一起构造成将四个气体交换阀28和30布置成菱形图案，如下所述。摇臂组件46包括衬套52。多个换气阀28中的两个与第一摇臂34联接，多个换气阀30中的两个与第二摇臂48联接，排列成菱形图案100，如图3所示。菱形图案100可以是具有等长侧边的菱形图案，或者是具有非等长侧边的菱形图案。第一摇臂34在对应的滚子端40和承载端42之间具有第一长度，第二摇臂48在对应的滚子端54和承载端56之间具有第二长度。第一长度大于第二长度。因此可见，基于长度和枢轴位置，第一摇臂34比摇臂48从凸轮轴22延伸得更远，以在相应的两个气体交换阀28之间的大致中间位置与承载件44联接，而摇臂48则延伸到与承载件58连接的类似位置。在气体交换阀相对于凸轮轴的不同几何布置中，摇臂可以具有相同的范围。在其它情况下，根据本发明的发动机中的摇臂可以具有相同的长度，但是由于它们的枢轴的偏移位置，可到达与气门联接的不同位置。本领域技术人员还将熟悉摇臂一端的升/降与摇臂另一端的升/降之比或“摇臂比”的效果。其中，摇臂比可以影响所需的凸轮凸角的形状。通常需要进气凸轮凸角和排气凸轮凸角具有类似的轮廓，特别是升程轮廓。相似或相同的摇臂比可以获得相似或相同的轮廓。如本文进一步讨论的，发动机10和气门机构20的构造使得摇臂比在期望范围内。在一个实施例中，第一摇臂34和第二摇臂48中的每一个摇臂比都大约在1:3至1:7之间。

复合枢轴支架60在其中形成轴颈孔64和位于轴颈孔64中可旋转地轴颈支承凸轮轴22的轴颈轴承66。复合枢轴支架60进一步形成在其中第一轴孔68和第二轴孔70，第一轴孔68接收第一枢轴36以在第一枢轴位置支撑第一摇臂34，第二轴孔70接收第二枢轴50以在第二枢轴位置支撑第二摇臂48。与某些传统设计相比，枢轴位置的偏移可以有助于实现所需范围内的摇臂比。如上所述，这种能力可以有利地应用于总共四个气体交换阀以菱形布置的情况。凸轮轴22限定凸轮轴轴线110。第一轴孔68在相对于凸轮轴轴线110的外侧位置限定第一轴孔轴线114，第二轴孔70在相对于凸轮轴轴线110的内侧位置限定第二轴孔轴线。轴线114和112可以分别与枢轴36和枢轴50的枢轴轴线共线。可以观察到，除了偏移的孔/枢轴轴线之外，复合枢轴支架60提供了可旋转地轴颈连接凸轮轴22的附加功能。在早期设计中，凸轮轴轴颈支撑结构与摇臂枢轴支架支撑结构分离。

参照图4、5和6，复合枢轴支架60包括盖61和螺栓62，螺栓62将盖61固定到基座63。基座63可包括形成凸轮轴22的轴颈结构的第一基座件65，以及用作支撑件和油供应的第二基座件71。盖61可由一件式细长盖体72形成。第一轴孔68和第二轴孔70可分别形成在盖61中。轴颈轴承66可包括位于盖61中的半圆形轴颈轴承67和位于底座63中的半圆形轴颈轴承69。基座63可以全部是一体式部件，或分开的部件，用螺栓固定到发动机盖16上，或与发动机壳体12全部或部分地整体形成。

如上所述，盖61包括细长的一体式盖体72。细长的一体式盖体72(以下称为“盖体72”)具有第一本体侧面74、与第一本体侧面74相对设置的第二本体侧面76，以及围绕第一本体侧面74和第二本体侧面76延伸并形成盖体72的周边的多个外围边缘表面。外围边缘表面可包括外围边缘表面78中的一个下部、外围边缘表面79中的一个上部、第一端面80和第二端面81。盖体72还具有在第一本体侧面74和第二本体侧面76之间延伸的本体厚度200、大于本体厚度200并在下部外围边缘表面78和上部外围边缘表面79之间延伸的本体高度210、以及大于本体高度210并在端面80和端面81之间延伸的本体长度220。盖体72还包括形成在下部外围边缘表面78中的弓形切口82。弓形切口82在第一本体侧面74和第二本体侧面76之间延伸，其构造形成凸轮轴轴颈孔64，并在基部63中形成互补切口83。半圆形轴颈轴承67安装在弓形切口82内。盖体72进一步在其中形成第一轴孔68和第二轴孔70，它们各自在第一本体侧面74和第二本体侧面76之间延伸。第一轴孔68和第二轴孔70可位于盖体72中大致相同的高度位置。弓形切口82和每个轴孔68和70通过盖体72水平延伸。从图中可以看出，第一轴孔68沿本体长度220定位在距弓形切口82的第一距离处，以接收第一摇臂34的枢轴36，从而相对于凸轮轴22在第一枢轴位置处支撑第一摇臂34。第二轴孔70沿本体长度220定位在距弓形切口82的第二距离处，以接收第二摇臂48的枢轴50，从而在相对于凸轮轴22的第二枢轴位置处支撑第二摇臂48。外围边缘表面中的下部外围边缘表面78还包括位于弓形切口82的第一侧的第一螺栓面84和位于弓形切口82的第二侧的第二螺栓面85。第一竖直螺栓孔86在第一螺栓面84和外围边缘表面79的上部之间延伸。第二螺栓孔87在第二螺栓面85和外围边缘表面79的上部之间延伸。可以使用任意数量的螺栓和螺栓孔。

在一个实施例中，油道88形成在盖体72中并延伸到第一螺栓面84或第二螺栓面85。在图4的实施例中，可以看到，油道88在螺栓面84处打开。盖体72还包括形成于本体侧面76中的盘形插入件90，以接收与第一摇臂34联接的第一衬套37，以及形成在本体侧面74中的另一盘形插入件92，以接收与第二摇臂48联接的第二衬套39。盘形插入件90围绕第一轴孔68圆周延伸，并通过油口91连接到油道88。盘形插入件92围绕第二轴孔70圆周延伸，并通过油口93连接到油道88。还可以看到，油道88通过另一油口89连接到弓形切口82，以便向轴承66提供润滑油。润滑油可以通过枢轴支架底座63向上供应，例如通过基座件71，以进入螺栓面84中的油道88。在此也可以考虑其它供油策略和供油位置。

工业实用性

在发动机10的运行过程中，通过各活塞26和气体交换阀28和30的共同作用，燃料和空气可以作为废气以已知的方式从各燃烧气缸18输送、压缩、燃烧和排出。气体交换阀28和30在打开位置和关闭位置之间的移动通过摇臂组件32、摇臂组件46以及发动机10中的多个摇臂组件中的其它组件的往复、旋转动作来实现。响应于发动机曲轴的旋转的凸轮齿轮24通过旋转来操作凸轮轴22以所述方式移动摇臂组件32和46。如上所述，在某些早期策略中，摇臂比可能不是最佳的，从而产生封装问题或引起其它问题。本发明使得摇臂能够由通用的支撑装置支撑，同时仍然将枢轴定位在距凸轮轴22的不同距离，以避免过大的摇臂比或其它问题。这是在一个集成的结构中实现，该结构也有助于对主体凸轮轴22进行可旋转地轴颈连接。

本说明书仅用于说明性目的，不应被解释为以任何方式缩小本公开的范围。因此，本领域技术人员将理解，在不偏离本公开充分、公平的范围和精神的情况下，可以对本公开的实施例进行各种修改。通过对附图和权利要求的审查，其它方面、特征和优点将变得显而易见。如本文所用，冠词“一”和“一个”旨在包括一个或多个项目，并且可与“一个或多个”互换使用。在仅意指一个项目的情况下，则使用术语“一个”或类似语言。此外，如本文所用，术语“具有”、“有”、“拥有”等术语旨在作为开放式术语。此外，除非另有明确说明，否则短语“基于”旨在表示“至少部分地基于”。