贯通式正时销系统的制作方法

贯通式正时销系统


背景技术：

1.本发明涉及内燃发动机系统的操作，并且更具体地但非排他地涉及使用正时销对内燃发动机的曲轴和/或凸轮轴设定正时。
2.已经开发了各种方法来校准内燃发动机的各种部件相对于发动机活塞位置的操作正时，以最大化发动机性能和恰当的燃料供给事件。例如，一种方法包括相对于曲轴的角位置对凸轮轴的角位置进行设置或设定正时，使得气门正时准确以实现恰当的燃料供给事件。在发动机组装或维护期间，为确保凸轮轴、曲轴和/或气门相对于活塞位置的恰当正时的许多尝试涉及不准确和/或复杂的程序。
3.一种用于设定内燃发动机的气门正时的装置包括将曲轴和凸轮轴保持在不可移动的位置，并且随后将诸如链条或齿轮传动装置的力传递元件紧固到固定轴。通过将调节销拧入发动机的曲轴箱中并与凸轮轴和曲轴中的孔螺纹式接触，曲轴和凸轮轴各自保持在不可移动的位置。通过使用螺纹插入孔中的螺钉将曲轴和凸轮轴锁定在不可移动的位置，这些孔的制造公差必须非常严格，以精确定位和对齐开口以在其中接收螺钉，从而使相应零件上的螺纹相互接合。为了完成这种对齐，劳动力必须是高度熟练的，这也增加了与在制造或维护期间设置曲轴和凸轮轴之间的正时相关联的成本。此外，还需要许多工具来调整曲轴和凸轮轴的正时以及将螺钉螺纹式接合到孔中。
4.因此，需要在该技术领域的进一步贡献以提供用于相对于曲轴的角位置对凸轮轴的角位置设定正时的改进技术。需要进一步的贡献以提供改进的正时技术以降低成本和减少工具。


技术实现要素：

5.本技术的某些实施方案包括用于使用正时销设定凸轮轴相对于内燃发动机的曲轴的静态正时的独特系统、方法和设备。一种独特的系统包括内燃发动机的气缸盖结构，所述气缸盖结构具有尺寸被设计成接收正时销的正时销孔。气缸盖结构可包括气缸体。所述系统还包括凸轮衬套或轴承壳，其具有衬套间隙孔以用于将凸轮衬套与内燃发动机的凸轮轴对齐以进一步将凸轮轴定位在预定位置。凸轮衬套包括具有内径的开口，其内径的尺寸被设计成接收第一轴的外环形壁或凸轮轴的一部分。凸轮衬套可以可选地包括从衬套间隙孔偏移的供油孔。凸轮轴具有纵向轴线，其中第一轴沿着纵向轴线的至少一部分跨越，第一轴具有限定朝向纵向轴线延伸的第一开口的外环形壁。凸轮轴可旋转到预定位置，以用于设定凸轮轴相对于曲轴的静态正时。凸轮轴插入凸轮衬套的开口中，凸轮衬套装配到气缸盖结构或气缸体中，然后旋转到预定位置。在预定位置，衬套间隙孔相对于凸轮轴的第一开口和正时销孔中的每一个的公差非常小。当凸轮轴处于预定位置时，衬套间隙孔与气缸盖结构的正时销孔对齐，并进一步与凸轮轴的第一开口对齐。正时销的长度足以穿过正时销孔、衬套间隙孔并进入凸轮轴的第一孔的一部分中以将凸轮轴旋转地固定在预定位置。当凸轮轴处于预定位置时，可将正时销插入正时销孔、衬套间隙孔中并插入凸轮轴的第一开口中，无需使用任何工具，这使得能以快速和容易的安装和正时技术来对发动机设定正时。
气缸盖结构或气缸体中的正时销孔与凸轮轴中的第一开口的集成减少了对气缸盖结构中驱动空间消耗的附加特征和附加机加工几何形状的需求。
6.内燃发动机的曲轴可旋转到预定位置，以用于设定曲轴相对于凸轮轴的静态正时。曲轴和凸轮轴都旋转到它们各自的预定位置，以用于设置凸轮轴相对于曲轴或曲轴相对于凸轮轴的静态正时。第二正时销可用于将曲轴固定在预定位置。在从气缸盖结构、凸轮衬套和凸轮轴移除正时销之前，齿轮系与内燃发动机组装在一起。正时销和第二正时销都被移除。正时销从正时销孔、衬套间隙孔和凸轮轴的第一孔移除，其中凸轮轴保持在其正确的预定位置。从曲轴移除第二正时销，其中曲轴保持在其正确的预定位置。
7.提供本发明内容是为了介绍以下在说明性实施方案中进一步描述的一些概念。本发明内容并非意图标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也并非意图用作限制所要求保护的主题的范围的辅助内容。根据以下描述和附图，另外的实施方案、形式、目的、特征、优点、方面和益处将变得显而易见。
附图说明
8.图1是一个实施方案的局部透视图，示出了插入内燃发动机的气缸盖结构和凸轮轴中的正时销。
9.图2是图1的实施方案的剖视图。
10.图3是没有凸轮轴的图1的实施方案的透视图。
11.图4是没有凸轮轴的图1的实施方案的剖视图。
12.图5是图1的实施方案的透视图。
13.图6是用于设定图1的实施方案的凸轮轴相对于曲轴的静态正时的程序的流程图。
具体实施方式
14.尽管本发明可以采取许多不同形式，但是出于促进对本发明的原理的理解的目的，现在将参考附图中所示的实施方案，并且将使用特定语言来描述所述实施方案。然而，应当理解，不意图由此对本发明的范围进行限制。本文可以设想如通常本发明所属领域的技术人员想到的所述实施方案的任何改变和进一步修改以及如本文所述的本发明的原理的任何进一步应用。
15.参考图1和图2，示出了用于内燃发动机12的气缸盖结构10。内燃发动机12包括四冲程内燃发动机，但是可以设想任何发动机类型，包括压缩点火、火花点火和/或柴油类型的发动机。发动机12可以包括多个气缸11。仅出于说明目的，图1示出了包括以直列布置的六个气缸11的布置中的多个气缸11。可以利用适用于内燃发动机的任何数量的气缸和任何布置的气缸。可以使用的气缸11的数量可以在一个气缸至十八个或更多个气缸的范围内。
16.气缸盖结构10中包括正时销孔14，所述正时销孔的尺寸被设计成接收正时销16。气缸盖结构10包括在凸轮轴腔13中包含凸轮轴20的气缸体或气缸盖的任何部分。尽管仅示出了一个凸轮轴20，但可以设想，多个凸轮轴20可以与内燃发动机12组装在一起，并且对于每个凸轮轴20都存在相应的正时销孔14和正时销16。
17.凸轮轴20位于气缸盖结构10中，使得凸轮轴20可旋转到凸轮轴正时位置或预定位置以用于设置发动机12的静态正时。凸轮轴20具有沿着其长度跨越的纵向轴线l，其中第一
轴22沿着纵向轴线l的至少一部分跨越。第一轴22具有限定第一开口26的外环形壁24，所述第一开口朝向纵向轴线l延伸。当凸轮轴20旋转至预定位置时，第一开口26与气缸盖结构10的正时销孔14基本对齐。第一开口26的形状为圆柱形并且具有与正时销孔14的直径对应的直径。第一开口26具有长度，所述长度的尺寸被设计成在其中接收正时销16的一部分以将凸轮轴20保持在锁定或固定位置。插入到正时销孔和凸轮轴20的第一开口26中的正时销16确保在与凸轮轴20组装时凸轮轴20与气缸盖结构10和曲轴40一致地定位成处于精确的位置和关系中。
18.继续参考图1和图2并且现在参考图3和图4，凸轮衬套或轴承壳30与气缸盖结构10和凸轮轴20组装在一起。凸轮衬套或轴承壳30压配合到气缸盖结构10的凸轮轴腔13中。在该图示形式中，凸轮衬套30具有一定内径的开口32，所述内径的尺寸被设计成接收凸轮轴20的第一轴22的外环形壁24。凸轮轴20的第一轴22滑入内径或开口32并留有间隙以允许油在凸轮轴20和开口32之间流动。凸轮衬套30是对称的以减少向后安装凸轮衬套30的可能性。凸轮衬套30具有衬套间隙孔34，其尺寸设计成在其中接收正时销16。如图所示，衬套间隙孔34可以是细长的或槽形的并且可能大于正时销孔14。衬套间隙孔34可根据需要轴向和旋转地定位在凸轮衬套30上。如图所示，衬套间隙孔34位于凸轮衬套30的中间并且可以有利地降低支撑油膜的应力和不必要的狭窄区域。凸轮衬套30定位成使衬套间隙孔34与凸轮轴20的第一开口26对齐。当凸轮轴20位于预定位置时，衬套间隙孔34与气缸盖结构10的正时销孔14对齐。替代地，凸轮衬套30可定位成使得衬套间隙孔34从正时销孔14旋转偏移。在一种形式中，衬套间隙孔34可具有旋转偏移。当凸轮轴20处于预定位置时，衬套间隙孔34与凸轮轴20的第一开口26和正时销孔14两者对齐以将正时销16接收在其中以将凸轮轴20保持在锁定或固定位置。凸轮衬套30可选地包括与衬套间隙孔34周向间隔开的供油孔38，其中供油孔38被构造成向凸轮轴20提供油或其他润滑流体。供油孔38可以与衬套间隙孔34的尺寸相同以允许凸轮衬套30翻转。替代地，凸轮衬套30可以不包括其他形式的供油孔38。
19.正时销16被构造成用于插入穿过正时销孔14、衬套间隙孔34并插入到凸轮轴20的第一轴22的第一开口26的一部分中以将凸轮轴20锁定在凸轮轴正时位置。正时销16的形状为圆柱形；然而，替代地，正时销16可包括锥形端部以更容易插入。
20.参考图5，内燃发动机12包括发动机缸体44，所述发动机缸体的尺寸被设计成在其中接收曲轴40。曲轴40可旋转到曲轴正时位置或预定位置以设置内燃发动机12的静态正时。曲轴40具有第二开口或孔(未示出)，其尺寸被设计成接收第二正时销(未示出)。发动机缸体44包括第二孔42，所述第二孔被构造成在其中接收第二正时销并且当曲轴旋转到曲轴正时位置或预定位置时与曲轴40的第二开口或孔对齐以固定或锁定曲轴40的旋转位置，以用于设置曲轴40和凸轮轴20之间的静态正时。
21.参考图5，内燃发动机12包括可操作地连接到凸轮轴20以驱动凸轮轴20的齿轮系60。在一种形式中，一个或多个紧固件(诸如螺栓62)与齿轮系60组装以将齿轮系60保持在凸轮轴20上。在另一种形式中，不使用紧固件，而是将齿轮系60收缩配合或压配合到凸轮轴20和/或曲轴40上。
22.在凸轮轴20和曲轴40相对于彼此设定正时之后，正时销16从正时销孔14、衬套间隙孔34和凸轮轴20的第一轴22的第一开口26移除，使得凸轮轴20保持在凸轮轴正时位置或预定位置。类似地，从曲轴40移除第二正时销，使得曲轴40保持在曲轴正时位置或预定位
置。
23.参考图6是用于设定图1的实施方案的凸轮轴20相对于曲轴40的静态正时或者替代地曲轴40相对于曲轴20的静态正时的程序100的流程图。程序100开始于操作102以将凸轮衬套30安装在气缸盖结构10中。凸轮衬套30定位或压配合在气缸盖结构10的凸轮轴腔13中，使得衬套间隙孔34与正时销孔14对齐。凸轮衬套30与凸轮轴20组装在一起，使得凸轮轴30的第一轴22的外环形壁24滑入凸轮衬套30的内径或开口32中，使得衬套间隙孔34与凸轮轴30的第一开口26对齐。
24.程序100在操作104处继续，其中凸轮轴30旋转到预定位置或凸轮轴正时位置。在该预定位置，正时销孔14、衬套间隙孔34和第一开口26都基本轴向对齐。程序100在操作106处继续，其中正时销16安装到凸轮轴20中。正时销16插入正时销孔14中并穿过衬套间隙孔34并进一步进入凸轮轴20的第一开口26中。在将正时销16安装到凸轮轴20中后，凸轮轴20的旋转位置被固定以用于设置曲轴40相对于凸轮轴20或凸轮轴20相对于曲轴40的静态正时。
25.程序100在操作108处继续，其中曲轴40旋转到预定位置或曲轴正时位置。替代地，操作108可以在操作104之前发生，使得首先曲轴40旋转到曲轴正时位置或预定位置，在此之后，凸轮轴30旋转到凸轮轴正时位置或预定位置。
26.程序100在操作110处继续，其中将第二正时销安装到曲轴40中。第二正时销插入发动机缸体44的第二孔42和曲轴40中以固定曲轴40的旋转位置，以用于设置曲轴40相对于凸轮轴20或凸轮轴20相对于曲轴40的静态正时。一旦凸轮轴20和曲轴40被锁定到它们期望的预定位置，凸轮轴20和曲轴40之间的静态正时就被精确地实现，从而为内燃发动机12提供恰当的正时。
27.程序100在操作112处继续，其中齿轮系60固定到内燃发动机12，使得齿轮系60可操作以驱动凸轮轴20。在操作112处，齿轮系60的一个或多个齿轮可被添加到发动机12并且一个或多个螺栓或其他紧固件62可被拧紧，使得齿轮被紧固到凸轮轴20和曲轴40。操作112还包括将一个或多个紧固件62与齿轮系60组装以将齿轮系60保持在凸轮轴20上。
28.程序100在操作114处继续，其中从气缸盖结构10移除正时销16。正时销16被拉离正时销孔14、衬套间隙孔34和第一开口26，使得凸轮轴20可以旋转。
29.程序100在操作116处继续，其中从发动机缸体44移除第二正时销。第二正时销被拉离曲轴40，使得曲轴40可以旋转。
30.设想了本公开的各个方面。根据一个方面，一种方法，包括：将内燃发动机中的凸轮轴旋转到预定位置，所述凸轮轴具有纵向轴线，其中第一轴沿着所述纵向轴线的至少一部分跨越，所述第一轴具有限定朝向所述纵向轴线延伸的第一开口的外环形壁，所述内燃发动机具有带有正时销孔的气缸盖结构，当所述凸轮轴处于所述预定位置时，所述正时销孔与第一开口对齐，所述内燃发动机具有定位在所述气缸盖结构的凸轮轴腔中的凸轮衬套，所述衬套具有衬套间隙孔；将所述内燃发动机中的曲轴旋转到预定位置；将正时销插入穿过所述正时销孔和所述衬套间隙孔两者并进一步插入所述凸轮轴的所述第一轴的所述第一开口中，以将所述凸轮轴相对于所述曲轴旋转地固定；以及从所述气缸盖结构、所述凸轮衬套和所述凸轮轴移除所述正时销。
31.根据一方面，所述方法还包括相对于所述气缸盖结构移动所述凸轮衬套以将所述
衬套间隙孔与所述气缸盖结构的所述正时销孔轴向对齐。
32.根据第二方面，所述方法还包括在移除所述正时销之前，将齿轮系固定到所述内燃发动机，其中所述齿轮系可操作以驱动所述凸轮轴。根据另一方面，所述方法还包括将一个或多个紧固件组装到所述齿轮系中以将所述齿轮系保持在所述凸轮轴上。
33.根据第三方面，所述方法还包括其中所述曲轴包括第二开口；以及将第二正时销插入穿过所述内燃发动机的发动机缸体中的第二孔并且进一步将所述第二正时销插入所述曲轴的所述第二开口中以固定所述曲轴的旋转位置。根据所述方法的另外的方面，所述旋转所述曲轴发生在所述旋转所述凸轮轴之前。
34.根据另一方面，一种方法包括提供具有气缸盖结构的内燃发动机，所述气缸盖结构中具有正时销孔，所述内燃发动机具有各自可旋转地安装在其中的凸轮轴和曲轴，所述凸轮轴具有纵向轴线，其中第一轴沿着所述纵向轴线的至少一部分跨越，所述第一轴具有限定朝向所述纵向轴线延伸的第一开口的外环形壁，所述内燃发动机具有定位在所述气缸盖结构的凸轮轴腔中的凸轮衬套，所述衬套具有衬套间隙孔；将正时销插入穿过所述正时销孔、所述衬套间隙孔并插入所述凸轮轴的所述第一轴的所述第一开口中，以将所述凸轮轴定位在凸轮轴正时位置；将所述曲轴旋转到曲轴正时位置以设置所述曲轴相对于所述凸轮轴的静态正时；以及将所述正时销从所述正时销孔、所述衬套间隙孔和所述凸轮轴的所述第一轴的所述第一开口移除。
35.根据所述方法的一方面，其还包括相对于所述气缸盖结构移动所述凸轮衬套以将所述衬套间隙孔与所述气缸盖结构的所述正时销孔轴向对齐。
36.根据所述方法的第二方面，所述凸轮衬套包括供油孔。
37.根据所述方法的第三方面，其还包括在移除所述正时销之前，将齿轮系固定到所述内燃发动机，其中所述齿轮系可操作以驱动所述凸轮轴。根据所述方法的另外的方面，其还包括其中所述曲轴包括第二开口；以及将第二正时销插入穿过所述内燃发动机的发动机缸体中的第二孔并且进一步将所述第二正时销插入所述曲轴的所述第二开口中以固定所述曲轴的所述旋转位置。
38.根据所述方法的第四方面，所述旋转所述曲轴发生在所述插入所述正时销之前。
39.根据所述方法的第五方面，所述正时销包括锥形部分。
40.根据又一方面，一种系统，其包括：用于内燃发动机的气缸盖结构，所述气缸盖结构中具有正时销孔和凸轮轴腔；用于所述内燃发动机的可旋转到凸轮轴正时位置的凸轮轴，所述凸轮轴具有纵向轴线，其中第一轴沿着所述纵向轴线的至少一部分跨越，所述第一轴具有限定朝向所述纵向轴线垂直延伸的第一开口的外环形壁；定位在所述凸轮轴腔中的凸轮衬套，所述凸轮衬套具有衬套间隙孔；以及正时销，所述正时销被构造成插入穿过所述正时销孔、所述衬套间隙孔并插入所述凸轮轴的所述第一轴的所述第一开口中以将所述凸轮轴锁定在所述凸轮轴正时位置。
41.根据一方面，所述系统包括所述凸轮衬套可相对于所述气缸盖结构定位以将所述衬套间隙孔与所述气缸盖结构的所述正时销孔轴向对齐。
42.根据第二方面，所述系统包括所述凸轮衬套包括供油孔。
43.根据第三方面，所述系统还包括用于所述内燃发动机的可旋转到曲轴正时位置的曲轴，所述曲轴具有第二开口；以及第二正时销，所述第二正时销被构造成插入穿过所述内
燃发动机的发动机缸体中的第二孔并进一步插入所述曲轴的所述第二开口中以固定所述曲轴的所述旋转位置。
44.根据第四方面，所述系统还包括用于所述内燃发动机的齿轮系，其中所述齿轮系可操作以驱动所述凸轮轴。
45.根据第五方面，所述系统还包括与所述齿轮系组装以将所述齿轮系保持在所述凸轮轴上的一个或多个紧固件。
46.根据第六方面，所述系统包括从所述正时销孔、所述衬套间隙孔和所述凸轮轴的所述第一轴的所述第一开口移除所述正时销，使得所述凸轮轴保持在所述凸轮轴正时位置。
47.虽然在附图和先前描述中已详细示出和描述了本发明，但这些在性质上应被认为是说明性的而非限制性的，应当理解，仅示出和描述了某些示例性实施方案。本领域技术人员将理解，在实质上不脱离本发明的情况下，在示例实施方案中可进行许多修改。因此，所有此类修改意图被包括在如所附权利要求所限定的本公开的范围内。
48.在阅读权利要求时，预期的是，当使用诸如“一”、“一个”、“至少一个”或“至少一部分”的词语时，不意图将权利要求限制为仅一项，除非权利要求中明确相反地说明。当使用语言“至少一部分”和/或“一部分”时，除非特别地相反地陈述，否则所述项目可包括一部分和/或整个项目。