枢转的可变凸轮随动件的制作方法

本发明涉及改进的凸轮接触装置，所述改进的凸轮接触装置用于在内燃机中使用并且优选地用于在具有可变气门致动的内燃机中使用。尤其，具有枢转的蘑菇头凸轮随动件的凸轮随动件与可轴向位移的凸轮轴的可变凸轮表面组合使用以获得对怠速转速和容积效率的改进。

背景技术：

内燃机的设计尤其相对于凸轮轴设计并且由此相对于气门致动在冲突设计或性能参数之间需要大量的权衡。

例如，在发动机的设计中，设计师会想要在不危及令人满意的发动机性能的情况下将排气排放物减到最少并且提供提高的燃料经济性。在过去，这种发动机的设计将受到这样的冲突参数限制，导致设计师对该设计妥协以实现参数之间的平衡。照此，设计师将经常关注于主要性能目标(例如，较低的排放物)，这会不利于期望的发动机性能(例如，转矩或怠速稳定性)。这样的妥协经常由设计师的失败所导致而将透气性并入发动机中，如由最佳的燃料和空气的进气以及在燃烧之后的消耗的气体的排气所代表。

发动机的透气性主要由凸轮轴、凸轮凸角、气门挺杆(及其相关联的推杆或摇臂，如果适用的话)的物理结构确定。尤其，凸轮的物理形状或轮廓以及它们相对于彼此的相对取向确定进气门和排气门打开的定时、打开的持续时间、气门升程和气门关闭的定时，所述气门关闭的定时连同相应的进气门和排气门围绕凸轮轴的取向一起确定气缸的功率曲线分布图。

由于工作环境的高温、高压和机械速度以及这些部件的物理复杂性，在发动机操作期间对气门调节是困难的，并且因此，大多数的发动机利用固定的凸轮凸角设计，其中，气门操作的相对参数不随发动机转速而变化。结果，固定的凸轮凸角发动机需要在发动机的性能参数之间权衡。

更具体地，凸轮轴的功能是在适当的时间打开和关闭气门，以便在燃烧之前填充气缸和在燃烧之后清空气缸。凸轮凸角被安装在凸轮轴上并且具有轮廓，所述轮廓确定气门打开的定时、气门升程和打开的持续时间以及气门关闭的定时。凸轮随动件与凸轮的表面密切接触并且骑跨在这些表面上，以便将打开/关闭的力施加到气门。气门的打开和关闭由此与凸轮轴的转动合拍，所述凸轮轴的转动继而由曲柄轴控制。

因此，凸轮的物理尺寸或形状、挺杆、和凸轮相对于彼此的取向是可以变化的参数，以便获得需要的发动机性能。

相对于凸轮的物理尺寸或设计，各种术语通常用于说明凸轮的形状和气门的物理运动。例如，凸轮的“基圆”限定气门关闭的周期，“间隙斜面”限定在关闭和可测量的气门升程之间的过渡时间，“侧翼”或“斜面”提供用于气门打开的时间和气门打开的特征，鼻部限定气门完全打开的时间和最大打开位移，并且“持续时间”限定气门离开其座部的时间。

凸轮的这些参数中的每个都不能在发动机操作期间被独立地控制，并且因此需要在将关于其它参数所允许的凸轮的物理尺寸之间妥协。例如，持续时间是在通过打开气门太久而将气门打开久到足以填充和/或排空气缸但导致动态压缩损和增大的升程增加了动力但由挺杆直径限制之间妥协。

相对于挺杆(或挺柱)的设计，挺杆的技术是可在发动机之间变化的。通常，挺杆设计的主要目标是在将操作期间的噪音减到最小的同时维持挺杆表面和凸轮表面之间的接触。挺杆的两大主要类别是固体挺杆和液压挺杆，每个类别都提供可变接触端部、蘑菇状物和滚子，所述可变接触端部包括平端部。液压挺杆的使用通常减小气门间隙和噪音。平坦的挺柱凸轮一般横过其表面具有轻微的锥度，而相对应的挺柱端面一般略微凸起，以便补偿未对准的挺杆孔。

滚子挺杆包括与凸轮接触的轮或滚子。滚子挺杆允许用于高度积极的斜面轮廓，并且结果需要较高的气门弹簧张力以保持滚子与凸轮接触。滚子挺杆也减少挺杆和凸轮之间的摩擦损失，并且由此将提高发动机的总功率或效率。

蘑菇挺杆在端部处具有凸起，并且用于在每一持续时间提供更大的升程。

进气和排气凸轮相对于彼此的相对取向有助于限定发动机的功率曲线分布图。具体地，凸角分离角或重叠部确定由进气和排气门同时打开所持续的时间，其中较宽的凸角分离角通常提高怠速质量、怠速真空和高端功率，而较窄的凸角分离角降低怠速质量，但是提供较好的中间范围转矩。

凸轮达到的程度也是这样的参数，即，所述参数可以用于影响发动机性能并且涉及改变供凸轮相对于曲柄轴促动气门的点。具体地，延迟凸轮轴，即，相对于曲柄轴较迟打开气门使功率向高转速运动，并且可以在降低下端部转矩的同时增大马力。相比之下，提前凸轮轴(较早打开气门)具有相反的效果。

为了解决与固定的凸轮定时相关联的问题中的某些，已经设计出可变凸轮定时系统。通常，这样的系统提供具有三维表面的凸轮凸角和挺杆，所述挺杆允许轴向地运动越过三维凸轮表面。因此，凸轮轴的轴向位置将确定控制气门定时的特定凸轮轮廓。

例如，通过稀释气缸内的混合物、通过降低燃料进入特征、通过提供较短的进入时间，提高了燃料经济性，但是降低了发动机的转矩响应。相比之下，通过使气缸内的混合物浓缩、通过增加燃料进入时间、通过提供更大的升程和更久的持续时间，引起马力增大。可变气门定时系统可以通过依据发动机的转速(每分钟转数)提供不同的凸轮轮廓由此有助于改进发动机的透气性和增大歧管压力来调解这样的冲突目标。

在较高性能应用中，目前最先进的技术将基于单轴滚子或轮的挺杆认为用于气门机构操作的最优性能增强装置。然而，随着对更高发动机转速的渴望已经增长，已经发现，基于轮的挺杆将在构造成用于更高转速的发动机中使用的更高张力的弹簧下失效。典型地，失效在两种方式下发生；轮自身中的滚子轴承失效和/或挺杆的突变失效，二者均是由于在气门挺杆和气门机构中产生振动的轮“平点”。

此外，现有的基于轮的挺杆设计不向滚子轴承提供直接输送的润滑，而是间接地发生润滑，这降低了从轴承表面散热的能力。因此，随着轮会在两个表面之间有最小油膜的情况下与轴承座圈间接接触，轴承寿命会减少。

为了在基于单轴的系统中实现最大轴承寿命，鉴于在挺杆本体的界限内将轮直径最大化，设计师必须平衡三个参数。这三个因素是滚子轴承直径、轴直径和轮厚度。这些参数中的每个都必须改变以将轴承表面上的压缩和接触应力最小化、将轴中的应力最小化和将轴的偏转最小化，所述轴的偏转直接影响滚子轴承内的接触应力。

虽然过去例如在美国专利2969051、德国公布DE 197 55 937、瑞士公布DE 304494和美国专利2307926以及PCT公布No.W002/12682中已经公开了可变气门定时系统，但是挺杆/凸轮接触系统还没有经历普遍的实施方案或成功。这种缺乏成功的原因在于假设是在这样的系统的实际实施方案中所经历的故障的结果。即，在内燃机的苛刻的操作条件内，推测先前的可变气门定时系统在这些系统的轴承/座圈内经历轴承故障。

技术实现要素：

根据本发明的一个方面，提供一种凸轮随动件，所述凸轮随动件用于可操作附装到气门挺杆组件以用于与在可变气门致动系统中的可变凸轮凸角凸轮轴一起使用，所述凸轮随动件包括：外壳，所述外壳具有中心腔体；和蘑菇头，所述蘑菇头具有主干部，所述主干部在中心腔体中可枢转地连接到外壳，所述蘑菇头具有圆弧(radiused)表面，所述圆弧表面用于接触凸轮凸角表面。

在一些实施例中，蘑菇头具有部分圆弧的凸轮表面和部分平坦的凸轮接触面。

在凸轮随动件的一些实施例中，圆弧表面的边缘是弯曲的以帮助圆弧表面与凸轮凸角表面的边缘滑动接合。

在凸轮随动件的一些实施例中，主干部通过轴可枢转地连接到外壳，所述轴通过外壳的相对的侧中的开口和通过蘑菇头的主干部延伸。

在凸轮随动件的一些实施例中，外壳操作地连接到用于向蘑菇头和凸轮凸角表面提供润滑的润滑系统，所述润滑系统包括：在外壳中的至少一个通道，所述在外壳中的至少一个通道从气门挺杆组件中的润滑剂储器延伸到外壳的相对的侧中的开口中的至少一个；在轴中的至少一个润滑剂接收端口和在轴中的至少一个润滑剂输送端口，所述在轴中的至少一个润滑剂接收端口用于接收穿过外壳中的通道的润滑剂，所述在轴中的至少一个润滑剂输送端口用于将润滑剂从轴传送到蘑菇头的主干部；和在蘑菇头中的通道，所述在蘑菇头中的通道从主干部延伸到圆弧表面以用于将润滑剂传送到圆弧表面，由此向圆弧表面和凸轮凸角表面提供润滑。

在包括润滑系统的凸轮随动件的一些实施例中，包含有一对通道，所述一对通道中的每个通道都从储器延伸到外壳的相对的侧中的开口中的一个。在轴中的至少一个润滑剂接收端口由在轴中的一对润滑剂接收端口提供，并且每个润滑剂接收端口都与所述一对通道中的相对应的通道基本对准。

在包括润滑系统的凸轮随动件的一些实施例中，在轴中的润滑剂输送端口基本位于轴的纵向中心中。

在包括润滑系统的凸轮随动件的一些实施例中，在蘑菇头中的通道基本位于蘑菇头的纵向中心中并且与在轴中的润滑剂输送端口基本对准。

本发明的另一个方面是一种气门挺杆组件，所述气门挺杆组件用于与在内燃机(ICE)内的可变气门致动系统中的可变凸轮凸角凸轮轴一起使用，所述气门挺杆组件包括此处说明的实施例中的任一个的凸轮随动件，所述凸轮随动件操作地连接到气门挺杆或与ICE内的气门挺杆成一体地形成。

本发明的又一个方面是具有枢转的凸轮随动件的摇臂气门挺杆组件，所述摇臂气门挺杆组件用于与在内燃机(ICE)内的可变气门致动系统中的可变凸轮凸角凸轮轴一起使用，所述摇臂气门挺杆组件包括：具有凸轮随动件外壳的摇臂，在所述摇臂内所述凸轮随动件外壳与所述摇臂成一体地形成，所述外壳具有中心腔体；和具有主干部的蘑菇头，所述主干部在中心腔体中可枢转地连接到外壳，所述蘑菇头具有圆弧表面，所述圆弧表面用于接触凸轮凸角表面。

在摇臂气门挺杆组件的一些实施例中，圆弧表面的边缘是弯曲的以帮助圆弧表面与凸轮凸角表面的边缘滑动接合。

在摇臂气门挺杆组件的一些实施例中，主干部通过轴可枢转地连接到外壳，所述轴通过外壳的相对的侧和通过蘑菇头的主干部延伸。

在摇臂气门挺杆组件的一些实施例中，外壳操作地连接到如此次说明的润滑系统。

本发明的又一个方面是一种在内燃机(ICE)内的可变气门致动系统，所述可变气门致动系统包括：具有多个凸轮凸角的可变凸角凸轮轴，每个凸轮凸角都用于控制在ICE内的相对应的气门的打开；根据此处说明的实施例的多个气门挺杆组件，所述多个气门挺杆组件与可变凸角凸轮轴的相对应的凸轮凸角操作接合；和多个气门，所述多个气门与相对应的气门挺杆组件操作接合；所述多个气门还与一个或多个气缸燃烧室的相对应的进气端口或排气端口操作接合。

在可变气门定时系统的一些实施例中，每个凸轮凸角都在每个凸轮凸角的相对的端部处具有第一凸轮凸角面和第二凸轮凸角面，并且第一凸轮凸角面和第二凸轮凸角面的顶点相对于彼此轴向地位移以提供凸轮凸角定相。

在可变气门定时系统的一些实施例中，凸轮轴构造成用于相对于相对应的曲柄轴进行角位移以提供凸轮定相。

在可变气门定时系统的一些实施例中，进气端口由气门座包围，所述气门座设有多个燃料注射器端口。

在包括多个燃料注射器端口的可变气门定时系统的一些实施例中，在每个气门座中都有8个等间隔的燃料注射器端口。

附图说明

本发明的各种目的、特征和优点将从以下如在附图中所示的本发明的特定实施例的说明而显而易见。附图不必是按比例的，反而重点放在示出本发明的各种实施例的原理。类似的附图标记指示类似的部件。

图1A是凸轮轴100的侧视图，所述凸轮轴100包括可变凸轮凸角，所述可变凸轮凸角适于与本发明的一些方面组合使用。插图A示出主旨凸轮轴的段的2倍放大，其用于与图1B的常规凸轮轴的类似段边对边比较。

图1B是常规凸轮轴200的侧视图，所述常规凸轮轴200具有常规凸轮凸角。该侧视图通过将图1A中所示的视图转动90°获得。插图B示出该常规凸轮轴的段的2倍放大，其用于与图1A的主旨凸轮轴的类似段边对边比较。

图2A是常规滚轮气门挺杆组件300的侧视图，所述常规滚轮气门挺杆组件300具有滚子表面380，所述滚子表面380用于与如图1B中所示的常规凸轮轴200的常规凸轮凸角220接触，如在凸轮轴轴线211与页面的平面垂直的情况下观察。

图2B是常规滚轮气门挺杆组件300的侧视图，所述常规滚轮气门挺杆组件300具有滚子表面380，所述滚子表面380用于与如图1B中所示的常规凸轮轴200的常规凸轮凸角220接触，如在凸轮轴轴线211与页面的平面平行的情况下观察。该侧视图通过将图2A中所示的视图转动90°获得。

图3A是根据本发明的一个实施例的枢转的蘑菇头气门挺杆组件400的侧视图，其示出枢转的蘑菇头480接触如图1A中所示的可变凸角凸轮轴100的可变凸轮凸角120的中间位置，如在凸轮轴轴线111与页面的平面垂直的情况下观察。

图3B是根据本发明的一个实施例的枢转的蘑菇头气门挺杆组件400的侧视图，其示出枢转的蘑菇头480接触如图1A中所示的可变凸角凸轮轴100的可变凸轮凸角120的中间位置，如在凸轮轴轴线111与页面的平面平行的情况下观察。

图4A是图3A中所示的枢转的挺杆组件400的侧视图的复制图，其用于与图4B比较。

图4B是枢转的蘑菇头气门挺杆组件400的侧视图，其示出枢转的蘑菇头480接触不同的凸轮凸角520，所述凸轮凸角520经受凸角定相，如在凸轮轴轴线511与页面的平面垂直的情况下观察。看到，定相的凸角520的中间向上相位相对于由虚线所示的最终向上相位是不对称的，与图4A中所示的对称的可变凸轮轮廓形成对照。

图4C是与图4A中所示的视图类似的枢转的蘑菇头480的侧视图，其指示枢转的蘑菇头480的圆弧凸轮接触面481是完美地径向的。

图4D是枢转的蘑菇头880的另一个实施例的侧视图，所述枢转的蘑菇头880具有部分圆弧的表面881和部分平坦的凸轮接触面882。

图5A是图3A中所示的枢转的蘑菇头气门挺杆组件400的侧视图的复制图，提供该视图以帮助将以下图5C和图5E的俯视图和分解图中的部件的可视化。

图5B是图3B中所示的枢转的蘑菇头气门挺杆组件400的侧视图的复制图，提供该视图以帮助将图5D和图5F的俯视图和分解图中的部件的可视化。该侧视图通过将图5A中所示的视图转动90°获得。

图5C是外壳段470的俯视图，其示出加压的储油器490。

图5D是外壳段470和加压的储油器490的另一个俯视图。该视图通过将图5C中所示的视图转动90°获得。

图5E是图5A中所示的枢转的蘑菇头气门挺杆组件400的侧视图的下端部的分解图。

图5F是图5B中所示的枢转的蘑菇头气门挺杆组件400的侧视图的下端部的分解图。

图6A是枢转的挺杆组件400的侧视图，提供该视图以帮助将图6C和图6D的分解图和俯视图中的部件的可视化。

图6B是挺杆机构410的侧视图，提供该视图以帮助将图6C和图6D的分解图和俯视图中的部件的可视化。

图6C是图6B中所示的挺杆机构410的分解图。

图6D是挺杆机构410的所选部件的一系列俯视图。

图7示出枢转的挺杆组件600的另一个实施例，所述枢转的挺杆组件600具有枢转的蘑菇头680的外壳670，所述外壳670与摇臂本体60S成一体地构造。

图8示出与图1A相同的可变凸角凸轮轴100，所述可变凸角凸轮轴100处于适于与V-8发动机一起操作的布置中。V-8气缸盖的两个相对的基部(700a和700b)取向为在它们之间有凸轮轴100。从在轴颈130b和轴颈130c之间的四个可变凸轮凸角延伸的点虚线示意性地指示在每个可变凸轮凸角及其相应的进气端口707或排气端口709之间的摇臂(未示出)的定位。在插图中示出代表性的燃烧室705和所选的功能部件，其包括燃料注射器端口719。

具体实施方式

基本原理

凸轮轴的轴向位移已经通过使用液压活塞或机械致动器推压离合器状轴承组件来实现。该促动可以相对于转速的变化自动地或与节流阀位置关联地提供。将应理解，弹簧可以用于恢复和抵抗气门运动。安全气囊、液压系统和连控轨道系统可以代替弹簧供该类型的可变气门技术使用。在发动机操作期间的气门定时的变更允许发动机性能被修改以匹配操作条件。在可变凸轮系统内的给定凸轮的相关形状的变型可以能够将进气凸轮独立定相、将排气凸轮独立定相、将进气和排气相等地定相、或将排气凸轮和进气凸轮彼此独立地定相。

在生产用于可变凸轮凸角的改进的凸轮随动件的先前努力中，球轴承作为可变凸轮凸角随动件被测试(PCT公布No.W002/12682)并且被发现合适地操作，但是点接触载荷导致凸轮表面迅速地恶化。因此认识到，可替代的凸轮凸角随动件应当设有较大的表面积以分散点接触载荷。

根据此处说明的一些实施例所提供的气门提升组件的凸轮凸角随动件具有蘑菇头的大致形状。一些实施例具有蘑菇头，所述蘑菇头具有圆弧进近面以使其能够横贯凸轮表面的斜面。一些实施例的额外有用的特征由在蘑菇形状的“主干部”中的枢转点提供。当固定到支撑面时，蘑菇头从而设有围绕其枢转点枢转的装置，由此允许接触凸轮的蘑菇头表面的斜面随着凸轮凸角的斜面改变而改变。这允许凸轮接触面适应从凸轮的一个端部到另一个端部的任何连续斜面。

因为凸轮随动件的点载荷由于由蘑菇头所提供的较大表面积而相对于球轴承或滚子式凸轮随动件分散，所以本发明的凸轮凸角随动件的一些实施例相对于具有常规滚子式凸轮随动件的挺杆组件允许容忍更高的弹簧压力。因此，本发明的凸轮随动件允许凸轮的升程和持续时间在发动机转速的较广泛的范围上被优化，由此提高发动机效率。

相对于可变升程和持续时间力学，本发明的实施例提供优化气流速度的装置，由此引起燃料液滴雾化的改进。该系统的额外优点将通过使用可能的最宽凸轮凸角而得以实现。该特征将借助适当的气门推杆或摇臂间距而受气缸控制。

简介

现在将参照附图说明本发明的各种方面。为了说明的目的，附图中所示的部件不必按比例绘制。反而，重点放在强调部件对本发明的各种方面的功能性的各种贡献。多个可能的可替代特征在本说明书的进程期间被引入。将应理解，根据本领域的技术人员的知识和判断，这样的可替代的特征可以以各种组合取代以得出本发明的不同实施例。

可变凸角凸轮轴

现在将参照图1说明适于用在本发明的一些方面中的可变凸角凸轮轴。现在参照图1A，示出可变凸角凸轮轴100，其适于轴向运动，用于与适当设计的气门挺杆组件协同地提供可变气门定时的目的，本文以下将说明。该特定的可变凸角凸轮轴100被设计成用于供V-8发动机使用(如以下将在图8的背景中更加详细地讨论)。本领域的技术人员将认识到，设计成用于供具有较少气缸的较小发动机使用的可替代的实施例将具有这样的凸轮轴，即，所述凸轮轴在保持本发明的特征的同时具有较少的可变凸轮凸角。

可变凸角凸轮轴100是具有一系列可变凸角凸轮120的轴110的形式，所述一系列可变凸角凸轮120在该特定的实施例中具有1英寸的宽度并且是基于LS-1型雪佛兰凸轮轴。在该特定的实施例中，在每一对凸轮轴颈(多对凸轮轴颈是130a和130b；130b和130c；130c和130d；以及130d和130e)之间布置有四个可变凸角凸轮120。为了保持清晰，可变凸轮凸角中的仅三个被标记(120a、120b和120c)。将应理解，虽然图1A的凸轮中的某些明显示出为直线形式，但是图1A的凸轮中的每一个都以与具体的可变凸轮凸角120a和120b的方式类似的方式设有倾斜表面，并且可变凸轮凸角120c的直线外观例如是由于远离观察者的角度指向的可变凸轮凸角120c的细长的侧。在一些实施例中，控制用于进气端口的气门的凸轮凸角全部具有相同的尺寸，并且控制用于排气端口的气门的凸轮凸角全部具有相同的尺寸。在一些实施例中，凸轮轴100的凸轮凸角全部具有相同的尺寸。

位于轴110的左侧处的尺寸标注指示代表性的可变凸角凸轮120a的特征。可替代的实施例将具有不同的尺寸。看到，在14度的倾斜的凸轮表面的最高点和最低点之间的距离是0.125英寸，并且在倾斜的凸轮表面的最低点和轴110的表面之间的距离是0.135英寸。

在图1B中示出用于供V-8发动机使用的常规凸轮轴200，并且示出所述常规凸轮轴200以用于与上述凸轮轴100比较。凸轮轴100被设计为是对凸轮轴200的显著改进。凸轮轴200具有轴210，所述轴210具有常规凸角凸轮220a、200b和凸轮轴颈230a、230b、230c、230d和230e。在比较的插图A和插图B中看到，可变凸角凸轮120b宽于其对应的常规凸角凸轮220b，并且凸轮轴100的凸轮轴颈130d宽于其对应的常规凸轮轴200中的凸轮轴颈230d。将应理解，这应用于分别在图1A和图1B中所示的两个凸轮轴100和200的凸轮凸角和凸轮轴颈全部。

凸轮轴100的凸角120和凸轮轴颈130的额外厚度被设置成从凸轮轴100的轴向运动获得优点。较宽的凸轮凸角允许气门挺杆具有较低的爬升角。在摇臂气门系统(以下更加详细地说明)中，比率可以从1.4变化到1.8。臂(并且从而可以由臂施加在气门主干部上的力)的有效杠杆作用由摇臂比率确定，所述比率是从摇臂的旋转中心到尖端的距离除以从旋转中心到供凸轮轴或推杆起作用的点的距离。当前的汽车设计青睐约1.5：1至1.8：1的摇臂比率。然而，在过去，已经使用较小的积极比率(气门升程大于凸轮升程)以及甚至消极比率(气门升程小于凸轮升程)。因此，凸角高度的仅微小变化都会对流入燃烧室中的空气有惊人的影响。

气门挺杆组件

现在将说明体现本发明的实施例的气门挺杆组件，所述气门挺杆组件用于与诸如凸轮轴100的可变凸角凸轮轴协同使用。

在讨论涉及本发明的气门挺杆组件之前，将首先讨论常规滚轮气门挺杆组件以帮助比较和强调本发明的方面的优点。在图2A和图2B中以两个不同的视图示出用于与常规凸轮轴200一起使用的常规滚轮气门挺杆组件300。

图2A示出常规滚轮气门挺杆组件300的侧视图，所述常规滚轮气门挺杆组件300在其顶点处与常规凸轮凸角220接触。凸轮轴轴线211从页面的平面垂直地向外延伸。组件300包括气门挺杆本体350，所述气门挺杆本体350可滑动地联接到挺杆360，如图所示。在挺杆的下端部处是滚子外壳370和联接到滚子外壳370的滚子380。

将凸轮凸角220从实线位置转动90°而产生由虚线所示的位置并且促使滚子380沿着凸轮凸角220的表面竖直向下地运动，直到滚子380达到如由虚线双箭头所示的最下面的位置为止。

图2B是由图2A的视图转动90°以便使凸轮轴210的轴线211与页面的平面平行而产生的常规滚轮挺杆组件300的视图。重要地，看到，凸轮凸角220的顶点的整个上表面是平坦的。

图3A和图3B提供包含有本发明的方面的枢转的气门挺杆组件400的视图。图3A和图3B的视图分别与图2A和图2B的视图类似，并且因此将被同时地讨论。组件400用于与诸如图1A中所示的凸轮轴100的可变凸角凸轮轴或其它可以具有较少凸轮凸角的可变凸角凸轮轴一起使用。在图3A和图3B中，凸轮轴110的轴线由111指示。在该特定的实施例中，气门挺杆本体450和挺杆460本质上与图2A和图2B中所示的组件300的气门挺杆本体350和挺杆360是相同的。然而，重要的不同之处在于，凸轮随动件部件由枢转的蘑菇头480提供，所述枢转的蘑菇头480由外壳470可枢转地支撑。外壳470设有用于将枢转轴440支撑在以下说明的、图5中更详细地示出的布置中的装置。进一步在图3B中看到，枢转的蘑菇头480具有弯曲的外边缘483a和483b，所述弯曲的外边缘483a和483b帮助枢转的蘑菇头480横过凸轮凸角120的倾斜表面运动。

凸轮凸角120的表面的倾斜在图3A中如由实线和虚线的组合指示。实线指示现在沿着凸轮凸角120的倾斜在中间位置处的接触位置。最上面的位置由在虚线双箭头的上端部处的虚线之一指示。凸轮轴轴线111的90°转动致使顶点位于如图所示的组件400的右侧上。在该布置中，示出最上面的位置和中间倾斜位置二者。

本领域的技术人员将认识到，由凸轮凸角120的倾斜表面所产生的较大范围的竖直气门位移产生较大范围的气门致动，所述较大范围的气门致动通过凸轮轴110的轴向位移控制，如在图3B中所指示。当凸轮轴120向右轴向地位移时，由固定的挺杆组件400的固定的外壳470所支撑的枢转的蘑菇头480沿着凸轮凸角120的倾斜向下运动，产生较低的竖直气门位移。相反地，当凸轮轴120向左轴向地位移时，枢转的蘑菇头480沿着凸轮凸角120的倾斜向上运动，产生较大的竖直气门位移。从而，本领域的技术人员将认识到，气门的打开和关闭的较大范围的定时由这些本发明的特征所提供。凸轮轴的一系列凸轮凸角可以在升程和持续时间方面改变。

在图4A中看到，与凸轮的表面接触的蘑菇头480的表面是弯曲的或圆弧的。在该特定的实施例中，该形状如由图4C中的封闭的虚线圆所示是完美的圆弧的，图4C提供与图4A中所示的视图类似的蘑菇头的视图。结果，蘑菇头480的圆弧表面481沿着窄点触到凸轮的表面，所述窄点沿着蘑菇头480的凸轮接触面的长度延伸。蘑菇头的其它实施例，例如图40中的蘑菇头880，具有部分圆弧的表面881和部分平坦的凸轮接触面882。部分平坦的表面882可以用于将凸轮随动件的蘑菇头880的点载荷分配在凸轮的表面上。

与定相的凸轮凸角组合的气门挺杆组件

根据本发明的一个方面提供的枢转的挺杆组件400可以与“定相的”凸轮凸角组合使用。凸轮凸角的定相提供了通过凸轮凸角的端面相对于中性位置的线性“扭转”而提前或延迟气门提升事件的措施。凸轮凸角的定相不应与已知为“凸轮定相”的过程混淆，所述已知为“凸轮定相”的过程涉及凸轮轴相对于曲柄轴(向前或向后)的角转动，由此促使气门较早或较晚打开和关闭。

图3B中所示的枢转的挺杆组件400的视图被复制为图4A以用于与图4B的视图比较，图4B示出与定相的凸轮凸角520接触的相同的组件400。如图4A中所示，凸轮凸角120(未定相的可变凸轮凸角)的实线示出第一面121，所述第一面121的凸角顶点123与枢转的蘑菇头480接触并且与凸角的相对的面或第二面的第二顶点125对准。相比之下，如图4B中所示，第一凸角面521相对于第二面轴向地转动，以便使每个面的顶点523和顶点525相对于彼此位移了角度顶点朝右的两条虚线是将凸轮凸角转动90°的结果。

本领域的技术人员将认识到，诸如具有定相的凸轮凸角的组件400的实施例的枢转的挺杆组件的组合提供了对气门定时的额外控制，促使期望对发动机性能、燃料经济性和减小的排放物有显著地改进。

具有凸轮随动件润滑系统的枢转的气门挺杆组件

气门挺杆组件400的另一个实施例在图5中示出并且包括用于润滑枢转的蘑菇头480和凸轮凸角表面的系统(在图5中未示出)。图5A和图5B示出与图3A和3B中所示的组件400相同的视图，以便帮助理解在图5C和图5D(外壳470的可替代的俯视图)、图5E和图5F(外壳470和与其相关联的部件的分解图)中所示的额外的特征部。额外的特征部包括分别在气门挺杆本体450中和在外壳470中的油进入端口491和492，所述油进入端口491和492允许油进入加压的储油器490。

储器490被部分地容纳在外壳470内(如在图5E中看到的)并且被部分地容纳在挺杆460的内部内。储器490设有供油进入储器490的油输送端口493a和493b。

外壳470具有敞开的中心腔体471以容纳蘑菇头480。外壳470的侧面具有轴开口465a和465b，并且蘑菇头480也设有轴开口485。轴440经螺纹穿过轴开口465a、485和465b。轴440继而通过轴挡圈441a和441b被保持在外壳470上。该布置提供从蘑菇头480到外壳470的可枢转附装，由此能够使蘑菇头480的下表面跟随倾斜的凸轮表面。外壳470设有一对油通道467a和467b，所述一对油通道467a和467b允许流体从储器490中的油输送端口493a和493b流到它们的相应的轴开口465a和465b。轴440也设有油输送端口443a和443b，所述油输送端口443a和443b从相应的轴开口465a和465b接收流体，由此允许油进入轴440的空心内部，在该处油随后通过中心油输送端口445离开并且也滴在蘑菇头480的侧面上。通过输送端口445运动的流体继而进入居中地位于蘑菇头480中的油通道487，所述流体从所述油通道487向下通往其下凸轮接触面，所述流体在油输送端口488处离开，以便为蘑菇头480的凸轮接触面和凸轮凸角表面之间的滑动接合提供润滑。

总之，枢转的气门挺杆组件400的润滑系统使润滑剂在以下路径中运动：491/492-490-493a/493b-467a/467b-443a/443b-445-485-488，在该处润滑剂继而在蘑菇头480的下表面和凸轮凸角表面之间提供润滑，由此减小蘑菇头470在凸轮凸角表面上的接触面载荷并且防止其磨损。

液压挺杆机构

本发明的气门挺杆方面的一些实施例设有基于液压弹簧的液压挺杆机构，例如，图6中所示的机构，所述机构在枢转的挺杆组件400的背景中示出(图6A)。示例性挺杆机构410在图6B中和在图6C中的分解图中示出。可以看到，该机构包括柱塞414，所述柱塞414在柱塞弹簧418的影响下运动，所述柱塞弹簧418借助回止球415、回止球弹簧416和回止球保持器417联接到柱塞414。柱塞414的上端部联接到推杆座杯413，所述推杆座杯413保持推杆座412，所述推杆座412借助挡圈411保持在适当的位置中。在图6D中示出所选部件的俯视图。该机构确保组件400的挺杆部件平稳操作。

本领域的技术人员将认识到，枢转的气门挺杆的实施例还可以与固体挺杆组合。

基于摇臂的枢转的气门挺杆组件

本领域的技术人员将认识到，以上参照涉及挺杆组件400的实施例所述的枢转的蘑菇头部件可以适用于其它气门提升组件。因而，在图7中示出摇臂枢转的挺杆组件600。

摇臂(在汽车、船舶、摩托车和往返航空类型的内燃机的背景中)是摆动杆，所述摆动杆将径向运动从凸轮凸角传送到在提升阀处的线性运动中以打开提升阀。一个端部通过凸轮轴的转动的凸角(直接地或经由挺柱(挺杆)和推杆)升高和降低，而另一个端部作用在气门主干部上。当凸轮轴凸角升高臂的外侧时，臂的内侧向下加压在气门主干部上，打开气门。当臂的外侧由于凸轮轴转动而容许返回时，臂的内侧升高，容许气门弹簧关闭气门。

在该组件600中，摇臂605具有成一体形成的外壳670。能够有可替代的实施例，其中常规摇臂被改造以连接与外壳670的那些类似的分离的外壳部件。外壳670使用与以上参照图6所述的轴布置类似的轴布置容纳枢转的蘑菇头680。

摇臂605可枢转地由支点615支撑并且在摇臂气门接触点625处冲击气门645。气门645的运动通过弹簧635控制，所述过弹簧635以常规方式连接到气门645。该组件600适合于与可变凸角凸轮轴一起使用，所述可变凸角凸轮轴例如是图1A中所示的凸轮轴。而且在图7中示出这种凸轮轴的可变凸角120。至于图3A也示出可变凸角120围绕凸轮轴轴线111的运动。

本领域的技术人员将应理解，参照图5中的组件400说明的润滑系统可以通过提供在摇臂605的本体内的储器和在外壳670和蘑菇头680内的合适通道而适合于与摇臂气门挺杆组件600一起使用，以便获得在蘑菇头680的圆弧凸轮凸角接触面和凸轮凸角120的表面之间提供直接润滑的优点。

与V-8发动机中的可变凸角凸轮轴组合使用的基于摇臂的枢转的气门挺杆组件

如以上参照图7所述的，枢转的气门挺杆组件可以构造成用于与摇臂一起使用。现在参照图8，示出V-8发动机700的轮廓，所述V-8发动机700包括相对的气缸盖基部703a和703b，每个气缸盖基部都具有4个气缸。对于每个气缸(参见插图)而言，示出燃烧室705，所述燃烧室705包括具有包围的进气门座713的进气端口707、排气端口709和包围的排气门座717。每个燃烧室705的视图也示出火花塞端口721。

注射器端口719被加工到进气门座713中。在该特定的实施例中，气门座713具有总共8个注射器端口。可替代的实施例将包括不同数量的注射器端口719，但是有利地它们设置在大致对称的布置中以用于燃料的一致性分配。这些注射器端口719机械地控制燃料输送到发动机。这消除了对于昂贵的基于计算机的管理的电子燃料注射系统的需要以及容许用于较高的注射压力，所述较高的注射压力可能高达3000psi至5000psi，这样的注射压力在电磁螺线管燃料注射器下是不可实现的。这样的压力将显著地改进燃料液滴雾化并且将促使改进的燃料燃烧和较低的排放物。横过ICE的操作rpm范围控制气门致动和持续时间的能力也提供了有效地操作燃料注射的措施。

图8示出可变凸角凸轮轴100的凸轮凸角中的每个(图1A中所示的相同的凸轮轴)如何控制特定气缸燃烧室705的进气端口707或排气端口709的打开和关闭的示意性示例。在该示例中使用位于凸轮轴颈130b和130c之间的四个凸轮凸角，并且所述四个凸轮凸角具有从其延伸的点虚线，所述点虚线每个都指示基于摇臂的枢转的气门挺杆组件的定位。从左向右运动，第一点虚线示出在从气缸盖基部703b中的左侧开始的最左凸轮凸角和第二气缸燃烧室的进气端口707之间的连接。第二点虚线示出从气缸盖基部703a中的左侧开始的下一个凸轮凸角和第二气缸燃烧室的进气端口707之间的连接。第三点虚线示出从左侧开始的第三凸轮凸角和从气缸盖基部703b中的左侧开始的第二气缸燃烧室的排气端口之间的连接。最后，第四点虚线示出从左侧开始的第四凸轮凸角和从气缸盖基部703a中的左侧开始的第二气缸燃烧室的排气端口之间的连接。

将应理解，虽然为了清楚起见仅示出了指示摇臂连接的一套线，但是在该V-8发动机轮廓中有全套16个摇臂，一个摇臂用于16个气门凸轮组合中的每个。

当图8的V-8发动机轮廓与一套1.7：1的摇臂接合时，每个摇臂都具有构型与图7的摇臂类似的构型，每个气门都可以被控制在0.2295英寸至0.443英寸的开度范围内。该范围在较高的发动机转速范围处提供极好的转矩和马力。

结论

虽然已经相对于优选的实施例及其优选的用法说明了和示出了本发明，但是本发明不应当由于可以在本发明内做出修改和改变而被如此限制，所述修改和改变处于如由本领域的技术人员所理解的本发明的完全预计的范围内。