专利名称：内燃机、发动机头和发动机轴的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种内燃机，尤其是一种根据狄塞尔循环进行操作的四冲程内燃机，其设置有一带有阀致动摇臂的发动机轴，摇臂借助于至少一个轴锁定装置不动地固定在发动机头(engine head)上。
本发明还涉及一用于内燃机上的发动机头和带有摇臂(rocker)的发动机轴，其设置有至少一个轴锁定装置。
背景技术：
四冲程内燃机的操作基于四个不同的力矩，它们发生在其气缸的各个阶段，即压缩空气混合物的吸入、该混合物的压缩、混合物的爆燃(随之发生的活塞/杆/曲轴组件的强烈的运动)以及排出燃烧引起的废气。
为了致使发生该四个功能的冲程，必须有至少一个与曲轴同步的凸轮轴，它致使发动机的吸气和排气阀与活塞的运动合作。
凸轮轴具有多个凸轮，随着凸轮轴转动，凸轮致动发动机的各阀。根据发动机的结构，有诸凸轮致动仅一个阀，或一个凸轮可致动两个阀，这种情形通常发生在气缸呈V形布置，而凸轮轴位于发动机缸体(engine block)上。
然而，与其结构无关，总存在这样的发动机，其凸轮直接借助于其提升来致动阀，以及，还有这样的发动机，其阀的致动通过摇臂来实现，而摇臂通过凸轮轴的凸轮而移动。
因此，摇臂是运动元件，它们通过凸轮而运动，从而又移动阀。这样，它们将凸轮的转动运动变化到阀的直线运动。
一般来说，摇臂具有一大致的环形，并包括一与凸轮轴的凸轮合作的第一端以及一与发动机阀合作的第二端。为了能合适地操作摇臂，它铰接地连接于一特别设计来固定该摇臂的发动机轴，而该活节铰只具有沿摇臂长度方向的运动，防止其沿其它方向的铰接，其可能造成阀不被致动。
传统的做法是，支承摇臂的发动机轴基本上呈圆柱形，并刚性地固定于发动机，摇臂具有通孔，以使轴穿过通孔。这样，摇臂可相对于轴充分地移动。
在大多数情形中，由于阀位于发动机头上，所以摇臂轴也定位在发动机头上。在几十年前，由于其效率高，还由于该轴定位在发动机的其它部件上，所以四冲程内燃机的这种结构用作为发动机缸体，尽管这在技术上是可能的，但没有实际的用途。
在更传统概念的发动机中，凸轮轴位于马达体上，借助于摇臂使用杆来致动发动机阀。
然而，在更先进概念的发动机中，凸轮轴位于头上并靠近阀，或者，有的发动机具有两个位于头上的凸轮轴。然而，不管凸轮轴的数量多少，该类型的某些发动机具有诸摇臂用来致动阀，代替后者直接地由凸轮致动。
尽管已经使用几十年，但摇臂轴具有某些问题，例如为头定位较困难，在发动机维护保养的程序中它是特别不希望的。
如果发动机1由一完全不熟悉该行业的机匠来处理，则他可能以不正确的方式定位轴，或甚至损坏轴和/或头。
正确地定位摇臂轴是非常重要的，作为规律来说，因为它具有用于摇臂润滑的内部通道，如果它不正确地定位，则流到这些部件上的润滑油会减少，或甚至停止供油，导致其过早地磨损。
传统上的做法是通过旋上诸轴承来实现固定，这样可防止摇臂轴移动，于是问题就在于旋上轴承之前确定轴的正确定位。此外，如果它们没有被正确地旋上，则因发动机的操作造成的振动会导致轴的不理想的运动，该不理想的结果已在上文中提及。
因此，为了在发动机运行时便于其正确的定位和防止其跑出位置，上述的解决方案对于解决摇臂轴的锁定并不有效。
考虑到上述的缺点，已有人提出一设置有径向定位销的摇臂轴，其基本上位于中间的位置，面向发动机头，发动机头具有一与该销合作的孔。
因此，这样足以将轴定位在发动机头上，其做法是将销引入到孔内，由此，确保其正确的定位和固定。该方案示于本说明书的图1中。
然而，尽管该方案能满意地工作，但它不能用于所有发动机结构中，因为在某些发动机中，用来将发动机头固定到发动机缸体上的螺钉正好位于轴定位的区域的下面，故不能开设用来定位销用的孔。
对于这种方式构造的发动机，还没有人提出方法来确保摇臂轴的正确定位并可靠地防止其偶然的运动，此外，便于组装/拆卸发动机。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种内燃机，尤其是一种根据狄塞尔循环操作的四冲程发动机，其设置有至少一个具有摇臂的发动机轴，摇臂用来致动阀，借助于至少一个轴锁定装置，阀不动地固定设置在发动机头上，这样，轴可容易地定位和固定到发动机上，因此，便于发动机的组装/拆卸，并防止轴因发动机的运行引起的轴运动。
本发明的第二目的是提供一种发动机头，尤其是用于上述内燃机上的发动机头，其设置有能够正确地定位和固定一发动机轴并防止其以后移动用的装置。
本发明的第三目的是提供一种发动机轴，尤其是一种带有摇臂的轴，其设置有一装置，用来容易地将轴固定/不动地设置在发动机上，因此，便于组装/拆卸发动机。
本发明的第一目的借助于一内燃机来实现，该内燃机包括至少一个发动机头，至少一个发动机轴连接到该发动机头上，该发动机轴包括至少一个第一连接装置，而该发动机头包括至少一个第二连接装置，第一连接装置位于大致在轴的端部处的一部分内，而第二连接装置位于大致在发动机头的端部处的一部分内，通过第一和第二连接装置的合作轴连接于发动机。
本发明的第二目的借助于一发动机头，尤其是用于一在前面段落中定义的内燃机上的发动机头来实现，该发动机头包括至少一个第二连接装置，用来连接大致位于其一端处的一位置的发动机轴。
最后，本发明的第三目的借助于一发动机轴来实现，尤其是用于一上述倒数第二段落中定义的内燃机上，该内燃机包括一大致位于其一端处的一部分的发动机头。
本发明具有如下的诸多优点，尤其是
·根据这样的事实将发动机轴定位在发动机头上只存在一个正确的位置，故便于组装和拆卸发动机；·发动机不可能有影响发动机特性的任何的移动；·不可能因发动机轴的移动或不正确的安装而减少对摇臂和邻近部件的润滑；·除了具有上述优点之外，发动机不会由于其结构而具有附带的缺点。
现将参照附图中代表的实施例来详细地描述本发明。附图显示图1是现有技术的发动机轴的立体图；图2是本发明的发动机轴的立体图；图3是本发明的发动机轴的详细的第一立体图，该发动机轴连接于内燃机，其也是本发明的一目的；图4是本发明的发动机轴的详细的第二立体图，该发动机轴连接于内燃机，其也是本发明的一目的。
具体实施例方式
根据一优选的实施例，从图2中可见，本发明涉及一内燃机，一发动机头和一发动机轴。
内燃机(它不是全部可见，并用标号1代表)较佳地是一四冲程发动机，最好是一根据狄塞尔循环进行操作的发动机。
然而，不管发动机1的结构如何，它具有至少一个发动机缸体(未示出)，至少一个发动机头2连接到发动机缸体上，其中，吸气阀和排气阀(也没有示出)位于发动机头上。发动机头2借助于多个固定螺钉(未示出)固定于发动机缸体。
为了能使其运行，发动机1包括至少一个设置有凸轮的凸轮轴(未示出)，凸轮以一体的方式随凸轮轴(也未示出)以凸轮轴的一半的角速度转动。
凸轮轴可定位在发动机缸体上或发动机头2上，该位置与本发明的范围无关。本发明的发动机1的优选的实施例具有定位在发动机头2上的单一的凸轮轴。
为了便于打开和关闭发动机1的阀，提供一具有多个致动摇臂8的发动机轴3。较佳地，对存在于发动机头上的每个阀设置一个致动摇臂，但最好提供一根据本发明传授的技术构成的内燃机1，其具有一个或多个摇臂8来致动一阀，或甚至提供这样一发动机，其上的两个或多个阀由单一摇臂8致动。
如上所述，在大多数情形中(包括本发明的发动机1)，包含摇臂8的发动机轴3定位在发动机头2上，因为正是在该地方设置了阀门。由于其效率的原因，构造四冲程内燃机的这种结构已经使用几十年，为此原因，将轴3定位在发动机1的其它部件上，例如缸体上，在实践中并不实施，但它在技术上是可能的和可行的。
当发动机1运行时，曲轴的转动角向地移动凸轮轴，而凸轮致动摇臂8。当凸轮轴定位在发动机头2上时，摇臂8的致动直接地通过接触凸轮得以实现；但当凸轮轴定位在缸体上时，凸轮致动杆，杆将解决摇臂8的移动。
具有摇臂8(下文中称之为摇臂轴)的发动机轴3基本上呈圆形，其长度比其直径大几倍。显然，该轴的截面可具有除圆形之外的其它形状，例如有一开口的“C”形或其它任何形状。该轴还具有大致在端部30处的两个相对的部分，它们形成其两个纵向端。
各个摇臂8又具有大致的环形段，即使它还可以是大致的矩形，或可具有其它必要的或要求的形状。本发明的内燃机1的优选的实施例还具有两个不同类型的摇臂8，其形状具有诸多特点，第一类型摇臂设计来移动发动机的吸气阀，而第二类型摇臂设计来移动发动机的排气阀。
不管其是何种特殊形状，各摇臂8具有一第一端8’，其与凸轮轴的一凸轮合作，而与第一端相对的第二端8”与发动机阀合作。
各摇臂8还具有一大致的中间部分80，它连接于摇臂轴3，它围绕摇臂轴转动。较佳地，该中间部分80对应于一通孔，摇臂轴3通过该通孔定位。
应该指出的是摇臂8可相对于摇臂轴3沿其(摇臂)纵向长度方向铰接地移动，为了防止其它方向的运动，例如摇臂8沿摇臂轴3的方向的位移，设置了任何的运动限制装置。
因此，摇臂8铰接地连接到凸轮轴3上，以使该活节铰仅沿摇臂8的纵向长度方向具有自由度，防止其沿其它方向铰接，因为这会导致阀的不致动，致使发动机1的功能失效，并甚至造成其内部部件的损坏。
为了能定位摇臂轴3，发动机头2应具有适应于此目的的至少两个端部20(较佳地为相对)。首选的是，两个端部20包括机加工的半圆表面，以便正确地定位圆柱形轴3，但显然其形状可根据其截面变化。
仍然较佳地是，发动机头2设置有中间部分(未示出)，它也具有对摇臂轴3的支承表面。
在优选的实施例中，发动机头2包括一称之为摇臂轴框架的部分，其可与发动机头的其余部分分离。在此情形中，端部位于摇臂轴框架，但此特征是任选的。的确，示于图3和4中的发动机头2的部分对应于该框架。
无论如何，该框架与发动机头2形成一体，由此，其使用或不使用均包括在附后权利要求书的保护范围内。
为了便于发动机1的组装和拆卸，在定期的或临时的维护保养过程中，这一点非常重要，摇臂轴3必须正确地定位，然后，固定于发动机头2。该固定较佳地借助于至少一个可移动的固定部分6得以实施，在一轴承盖的较佳形式中，它是集成两个端部20中的至少一个的两个半部中的一个半部，并定位在对应端部的另一半部上。轴承盖6推动轴3抵靠发动机头2，使它们之间的摩擦力最大，并防止前者运动。在现在所揭示的发动机1的优选的实施例中，有两个轴承盖，它们定位在发动机头3的端部20的对应的半部上。然而，显然，可拆卸的固定部分6可具有不同于轴承盖的其它形状。
尽管轴3与发动机头2之间有足以阻止其运动的摩擦力，，但轴3会不正确地定位在发动机头2上，于是，由于摇臂8在运动过程中的变化，或甚至由于在这些部件上润滑油循环的减少(将在下文中解释)，由此，会削弱发动机1的功能。
为了防止这一点，摇臂轴3包括至少一个第一连接部分4，其呈一沿径向突出的销的形式，并位于摇臂轴的一端部分30处，发动机头2包括至少一个第二连接部分5，其呈一孔的较佳的形式，并位于发动机头的一端部分20处。
首选的是，摇臂轴3包括一销4，它对应地位于其一个端部(标号30)处，被定位成当轴正确地定位时面向发动机头2，而发动机头2包括一孔5，其位于其一个端部20处并面向轴3。
在发动机1的组装或拆卸过程中，通过摇臂轴3的两端部分30与发动机头2的两端部分20的连接，摇臂轴3必须定位在发动机头2上。但为了有效地定位，迫切需要位于轴3的销4和位于发动机头2的孔5之间的合作，这样，当轴正确地定位时，销4将引入到孔5内。
在本发明的优选的实施例中，孔5位于支承盖6上，但显然它可位于发动机头2的其中一个端部的固定的半部上。
因此，如图中所示，摇臂轴3只有一个正确定位，即，归于销4和孔5之间合作的那个定位。没有任何方法可将轴3定位在其它位置内。
由于销4引入到孔5内的事实，所以，即使由轴承盖6产生的压缩力减小时，也不会使轴3朝向发动机头2运动。
显然，第一连接装置4可具有不同于沿径向突出的销的其它形状，而第二连接装置5可具有不同于孔的其它形状。例如，人们可提供这样的发动机1，其中，销位于发动机头2上，而孔位于轴3上。此外，人们可用其它等价的元件来替代销，例如一轴销，一槽或任何其它的功能性元件，它可位于轴上或发动机头上。因此，第一和第二连接装置可以是任何的功能性元件。
或者，人们可提供一发动机1，其具有定位在轴的两端部分处30的两个或多个销4或等价物，以及定位在发动机头2的两端部分处20的两个或多个孔5或等价物。
如上所述，摇臂轴3在发动机头2上的不正确的定位会造成在这些部件上润滑油循环的减少，甚至中断润滑油的循环。如在下文中将会解释的，轴3的正确定位是能使润滑油到达摇臂8和其它邻近部件(杆、阀弹簧等)的基础。
发动机头2具有一用来循环润滑油的第一通道7，它从强制的润滑泵(油泵，未示出)中接受油，并在端部20处具有一敞开端。对于优选实施例的发动机，敞开端位于摇臂轴的框架上。
摇臂轴3又具有一用来循环润滑油的第二通道7’，它基本上沿纵向定位在内部，以便实施所有摇臂8和邻近部件的润滑。在该第二通道内馈送的润滑油就是已经循环通过位于发动机头上的第一通道7的润滑油，为了使这一点成为可能，必要的是其孔(位于端部30处)应与该第一通道7的孔连接，没有这一点，则润滑就会减少或停止流动，这是因为油不能到达第二通道7’的缘故。图4能清楚地证实第一和第二通道7、7’之间对齐的重要性。
因此，用于循环的第一和第二通道7、7’应该对齐，仅当销4定位在孔5内时这种情况才会发生。而且，一旦本发明的发动机1不可能以错误的方式安装摇臂轴3，则将决不会发生因轴3的不正确定位引起润滑油的缺乏造成的摇臂和邻近部件的磨损。
最后，应该指出的是，销4和孔5，或任何其它的等价物的尺寸公差可以大大地减小，这样，它们之间的合作将总是意味着摇臂轴3在发动机1的发动机头2处的完善良好的定位。
还有重要的一点需提及的是，本文中揭示的设置有一第一连接装置4的发动机轴和设置有一第二连接装置5的发动机头2是新颖的，与已知技术相比，它们显示出具有创造性的行为，为此原因，它们也构成本发明并定义在附后的权利要求书中。
与从已有技术中了解的发动机相比，本发明具有诸多的优点，可例举如下·根据这样的事实将摇臂轴3定位在发动机头2上只存在一个正确的位置，故便于组装和拆卸发动机1；·摇臂轴3不可能有影响发动机1特性的任何的移动；·不可能因摇臂轴3的移动或不正确的安装而减少对摇臂8和邻近部件的润滑；·除了具有上述优点之外，发动机1不会由于其结构而具有附带的缺点。
上面已经描述了一优选的实施例。应该理解的是，本发明的范围包括其它可能变体，本发明仅由附后的权利要求书的内容加以限定，权利要求书包括可能的等价物。
权利要求
1.一种内燃机包括至少一个发动机头(2)，至少一个发动机轴(3)连接到该发动机头上，发动机轴(3)包括至少一个第一连接装置(4)，而发动机头(2)包括至少一个第二连接装置(5)，发动机(1)的特征在于，第一连接装置(4)位于大致在轴(3)的端部(30)处，而第二连接装置(5)位于大致在发动机头(2)的端部(20)处，通过第一和第二连接装置(4、5)的合作，轴(3)连接到发动机(1)上。
2.如权利要求1所述的发动机，其特征在于，第一连接装置(4)包括一沿径向突出的销。
3.如权利要求1或2所述的发动机，其特征在于，第二连接装置(5)包括一孔。
4.如权利要求3所述的发动机，其特征在于，大致的端部(20)包括至少一个一体的半部，其呈一可拆卸的固定部分(6)，孔(5)位于该固定部分。
5.如权利要求4所述的发动机，其特征在于，发动机头(2)的可拆卸的固定部分(6)是一轴承盖。
6.如权利要求1、2、3、4或5所述的发动机，其特征在于，发动机头(2)包括一用来循环润滑油的第一通道(7)，轴(3)包括一用来循环润滑油的第二通道(7’)，当销(4)定位在孔(5)内时第一和第二通道(7、7’)对齐。
7.如权利要求6所述的发动机，其特征在于，发动机头(2)包括一称之为摇臂轴框架的部分，它可与发动机头的其余部分分离，大致的端部(20)位于框架处。
8.如权利要求1至7中任何一项所述的发动机，其特征在于，发动机轴(3)是一摇臂轴。
9.一种尤其是用于一如权利要求1至8中所述的内燃机(1)的发动机头，，其特征在于，它包括至少一个第二连接装置(5)，其用来连接一位于发动机头的一大致的端部(20)处的发动机轴(3)。
10.如权利要求9所述的发动机头，其特征在于，第二连接装置(5)包括一孔。
11.如权利要求10所述的发动机头，其特征在于，它包括至少一个可拆卸的固定部分(6)，孔(5)位于该固定部分。
12.如权利要求11所述的发动机头，其特征在于，可拆卸的固定部分(6)是一轴承盖。
13.如权利要求9、10、11或12所述的发动机头，其特征在于，它包括一用来循环润滑油的第一通道(7)。
14.如权利要求9、10、11、12或13所述的发动机头，其特征在于，它包括一称之为摇臂轴框架的部分，它可与发动机头的其余部分分离，大致的端部(20)位于框架处。
15.如权利要求9至14所述的发动机头，其特征在于，它包括一用来连接摇臂轴的孔(5)。
16.一种尤其是用于一如权利要求1至8中所述的内燃机(1)的发动机轴，，其特征在于，它包括至少一个用来连接一发动机头(2)的第一连接装置(4)，其位于发动机轴的大致的端部(30)处。
17.如权利要求16所述的发动机轴，其特征在于，第一连接装置(4)包括一沿径向突出的销。
18.如权利要求16或17所述的发动机轴，其特征在于，它包括一用来循环润滑油的第二通道(7’)。
19.如权利要求16至18中任何一项所述的发动机轴，其特征在于，它是一摇臂轴。
全文摘要
本发明涉及一内燃机，其包括至少一个发动机头(2)，至少一个发动机轴(3)连接到该发动机头上，该发动机轴(3)包括至少一个呈一销的形式的第一连接装置(4)，而该发动机头包括至少一个呈一孔的形式的第二连接装置(5)，轴(3)通过销与孔(4、5)之间的合作连接到发动机(1)上。由此，发动机(1)易于组装和拆卸，因为只有一种正确的方式来定位轴(3)，它可防止轴(3)经受任何种类的运动(它将影响发动机(1)的特性)，并防止因轴(3)的运动或不正确的安装引起的减少轴(3)和邻近部件上的润滑油。本发明还涉及一发动机头(2)和一具有摇臂(8)的发动机轴(3)。
文档编号F01L1/18GK1609412SQ20041008828
公开日2005年4月27日 申请日期2004年10月22日 优先权日2003年10月23日
发明者J·R·耐托 申请人:国际引擎南美有限公司