用于阀致动系统的调节螺钉及阀致动系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于阀致动系统的调节螺钉及阀致动系统。所述系统具有气体交换阀、枢转地连接到轴的摇臂、推杆、设置于所述推杆中的间隙调节器以及设置于所述摇臂中并与所述间隙调节器接合且流体连通的调节螺钉；所述调节螺钉包括具有螺纹外表面的长形圆柱轴、与所述长形圆柱轴连接并具有圆形外表面的头部、形成于所述长形圆柱轴中并穿过所述头部的轴向通道以及形成于所述头部的圆形外表面中并连通所述轴向通道的至少一个径向凹槽。本实用新型经由形成于所述调节螺钉的枢转头部中的径向凹槽来提供冷却油流体，该冷却油流体经过调节螺钉流入到设置于关联推杆内的间隙调节器的接口，通过为间隙调节器供应油，以实现阀间隙的调节。
【专利说明】
用于阀致动系统的调节螺钉及阀致动系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种具有调节螺钉的阀致动系统，该调节螺钉具有油分配凹槽。
【背景技术】
[0002]内燃机的每个汽缸均配置有一个或多个气体交换阀(例如，进气阀和排气阀)，在正常运行期间这些气体交换阀以循环方式打开，以使燃料和空气进入发动机并从发动机排放废气。在传统发动机中，阀借助于凸轮轴/摇臂装置而打开。凸轮轴包括对应于所需升程时序和相关联的阀的量以特定角度取向的一个或多个凸角。凸轮凸角借助于摇臂和相关联的推杆联动装置连接到相关联的阀的柄端。随着凸轮轴旋转，凸轮凸角开始与摇臂的第一枢转端接触，从而迫使摇臂的第二枢转端抵靠阀的柄端。这种枢转运动使阀抵抗弹簧偏置而提升或打开。随着凸轮凸角旋转远离摇臂，阀被松开并允许返回到他们的关闭位置。
[0003]随着时间推移，发动机的部件(例如，阀、相关联的底座、摇臂、推杆联动装置等)磨损，从而在部件之间产生间隙或空间。这些间隙会使阀不能正常打开或关闭。当这种情况发生时，发动机会变得有噪音、性能欠佳，并加速磨损速度。因此，应对这些间隙定期地检查并调节。
[0004]调节这些间隙的一种方式是使用调节螺钉。典型的调节螺钉位于摇臂的凸轮端，并具有球形头部，该球形头部从摇臂延伸并进入相关联的推杆的圆形插槽。随着发动机的磨损，调节螺钉选择性地转动以从摇臂朝推杆延伸更大的距离，从而占据由于磨损而产生的间隙。
[0005]2012年11月15日公开的沃瑟斯庞(Wotherspoon)的第2012153102号国际专利(“’102专利”)公开了一种示例性调节螺钉。具体地讲，’ 102专利公开了一种具有柄部的连接部件，该柄部插入到摇臂的孔中。柄部为圆柱形并具有外螺纹，该外螺纹接合孔的内螺纹。夕卜部头部设置在柄部的顶端以使连接部件相对于摇臂得以调节，从而消除相关联的阀机构的间隙。连接部件还包括在相对端处的球形枢转头部，其配置成插入相关联的推杆的球形插槽，从而允许连接部件的相对铰接。润滑剂通道形成于连接部件中，并从球形枢转头部中的出口孔延伸到正好位于外部头部下方的环形槽。一个或多个径向凹槽被加工到球形枢转头部中，以使来自润滑剂通道的润滑剂分散在枢转头部的球形外表面和推杆的插槽之间的区域内。凹槽从以枢转头部为中心的接触区域的环形外围朝向外围边缘延伸。凹槽的宽度和深度沿远离出口孔的方向而增大。由于枢转头部和接触区域内侧的插槽之间几乎没有间隙，流过其中的润滑剂的压力创建了针对于在连接部件和推杆之间传递的负载而言的膜轴承。
[0006]尽管’102专利的连接部件在许多应用中都很好地发挥了调节螺钉的作用，但在其他应用中其可能并非最佳。例如，在一些应用中，为充分将连接部件从推杆插槽中分离并创建膜轴承，其需要较大的压力，且经过受限接触区域的高压流体可能不能正常冷却接口。此夕卜，凹槽的宽度和深度的变化以及制造凹槽的方法均会增加连接部件的成本。
【发明内容】
[0007]本实用新型涉及一种克服上述一个或多个问题和/或现有技术的其他问题的阀致动系统及其调节螺钉。
[0008]本实用新型的一个方面涉及一种用于阀致动系统的调节螺钉，所述调节螺钉包括具有第一端部、第二端部以及在所述第一端部和第二端部之间延伸的螺纹外表面的长形圆柱轴、连接到所述长形圆柱轴的第一端部并具有圆形外表面的头部、形成于所述长形圆柱轴中并穿过所述头部的轴向通道以及形成于所述头部的圆形外表面中并与所述轴向通道连通的至少一个径向凹槽。
[0009]进一步的，所述调节螺钉还包括形成于所述长形圆柱轴中并且从所述轴向通道延伸至所述外表面的径向通道。
[0010]又进一步的，所述调节螺钉还包括形成于所述径向通道中的限流孔。
[0011]其中，所述头部包括与所述圆形外表面相对并且正交于所述轴向通道的平坦肩部;并且，所述至少一个径向凹槽在未到达所述平坦肩部处终止。
[0012]另外，所述调节螺钉还包括位于所述长形圆柱轴的所述第二端部上的工具接合头部。
[0013]其中，所述工具接合头部的外径与所述长形圆柱轴的外径相同或小于所述长形圆柱轴的外径。
[0014]优选的，所述至少一个径向凹槽的半径为所述轴向通道的半径的4-6倍。
[0015]进一步的，所述头部包括形成于所述轴向通道周围且位于所述圆形外表面的中心位置的平端面。
[0016]本实用新型的另一个方面涉及一种阀致动系统，所述阀致动系统包括调节螺钉、至少一个气体交换阀、轴以及枢转地连接到所述轴上的摇臂;所述调节螺钉包括具有第一端部、第二端部以及在所述第一端部和第二端部之间延伸的螺纹外表面的长形圆柱轴、连接到所述长形圆柱轴的第一端部并具有圆形外表面的头部、形成于所述长形圆柱轴中并穿过所述头部的轴向通道以及形成于所述头部的圆形外表面中并与所述轴向通道连通的至少一个径向凹槽;所述摇臂具有与所述至少一个气体交换阀可操作地接合的第一端部、带有螺纹孔的第二端部以及从所述轴延伸到所述螺纹孔的通道;所述阀致动系统还包括具有凸轮端和摇臂端的推杆、设置在所述推杆的摇臂端中的间隙调节器;所述调节螺钉设置在所述摇臂的第二端部中并与推杆中的间隙调节器接合且流体连通。
[0017]进一步的，所述阀致动系统还包括形成于所述摇臂的第二端部的螺纹孔中的环形收集槽，所述环形收集槽用于收集从所述轴流入到所述摇臂中的所述通道并进而流入到所述螺纹孔内的油。
[0018]上述技术方案可以经由形成在调节螺钉的枢转头部中的径向凹槽来提供冷却油流体，该冷却油流体经过调节螺钉流入到设置在相关联的推杆内的间隙调节器的接口，通过为间隙调节器供应油，以实现阀间隙的调节。
【附图说明】
[0019]图1是示例性公开的发动机的示意图；
[0020]图2是可以结合图1的发动机使用的示例性公开的阀致动系统的截面图；
[0021]图3是包括在图2的阀致动系统中的示例性公开的调节螺钉的等角图；
[0022]图4是包括在图2的阀致动系统中的示例性公开的调节螺钉的截面图。
【具体实施方式】
[0023]图1示出了装配有示例性公开的阀致动系统12的发动机10。为了本实用新型的目的，发动机10被描绘并且描述为四冲程柴油发动机。然而，本领域技术人员将认识到，发动机10可以具体实施为任何类型的内燃机，例如，二冲程或四冲程的汽油发动机或气体燃料动力发动机。如以下将更详细地描述，阀致动系统12可以有助于调节通过发动机10的液体流。
[0024]发动机10可以包括至少部分地限定一个或多个汽缸16的发动机组14。活塞18和汽缸盖20可以与每个汽缸16相关联以形成燃烧室22。具体地讲，活塞18可以可滑动地设置在每个汽缸16内，以在上止点(TDC)位置与下止点(BDC)位置之间往复运动，并且汽缸盖20可以定位成盖在汽缸16的端部，从而形成燃烧室22。发动机10可以包括任何数量的燃烧室22，并且燃烧室22可以设置成“直线”构型、“V”构型、对置活塞构型或任何其他合适的构型。
[0025]发动机10还可以包括可转动地设置在发动机组14内的曲轴24。连杆26可以将每个活塞18连接到曲轴24，使得活塞18在每个相应汽缸16内的上止点位置与下止点位置之间的滑动运动引起曲轴24的旋转。类似地，曲轴24的旋转可以引起活塞18在上止点位置与下止点位置之间的滑动运动。在四冲程发动机中，活塞18可以通过进气冲程、压缩冲程、动力冲程和排气冲程在上止点位置与下止点位置之间往复运动。在二冲程发动机中，活塞18可以通过动力/排气/进气冲程和进气/压缩冲程在上止点位置与下止点位置之间往复运动。
[0026]汽缸盖20可以限定与每个燃烧室22相关联的一个或多个流体通道28，一个或多个流体通道28配置成将气体(例如，空气和/或废气)或气体与流体(例如，燃料)的混合物导入或导出相关联的室22。在所公开的实施例中，汽缸盖20被示出为限定了单个通道28。通道28可以表示本实施例中的进气通道或排气通道。应当注意，虽然仅示出了单个流体通道28，但是可以在汽缸盖20内设置所需要数量的进气和/或排气通道。作为进气通道，通道28能配置成将压缩空气和/或空气和燃料的混合物输送进燃烧室22的顶端。作为排气通道，通道28能配置成将废弃以及残留气体从燃烧室22的顶端引导至大气。可以预期，在一些实施例中，在汽缸盖20内仅可以形成排气通道，并且相应的进气通道可以替代地形成在发动机组14内。在这些构型中，进气通道将配置成将空气或空气与燃料的混合物通过汽缸16的侧壁径向向内引导至燃烧室22。
[0027]多个气体交换阀30可以设置在通道28的开口内，并且可移动以选择性地接合对应的底座32。具体地讲，每个阀30可以在第一位置与第二位置之间移动，在第一位置处，阀30与底座32接合以抑制流体流过开口；在第二位置处，阀30从底座32移开(S卩，升起)以允许流体流过开口。阀30从底座32移开(相对于活塞18在上止点位置与下止点位置之间的位置)的时序，以及在特定时序阀30的升程会对发动机10的操作有影响。例如，时序和升程会影响排放的产生、动力的产生、燃料消耗、效率、温度、压力等。弹簧36可以与每个阀30相关联，并且配置成使阀30偏置向第一位置并且抵靠底座32。弹簧保持器(未示出)可以将弹簧36连接至每个阀30的柄端。
[0028]阀致动系统12可以与汽缸盖20操作地接合，并且配置成在期望的时序抵抗弹簧36的偏置同时将阀30从它们的第一位置移动向它们的第二位置。应当注意，当每个汽缸盖20被设置在进气和排气通道以及对应的进气和排气阀两者内时，发动机10可以包括用于每组进气和排气阀的单独阀致动组件。每个阀致动系统12可以包括，尤其是，共用凸轮轴38、一个或多个推杆40以及专用摇臂42。
[0029]凸轮轴38可以以对于本领域技术人员已知的任何方式可操作地接合曲轴24，其中曲轴24的旋转引起凸轮轴38的相应旋转。例如，凸轮轴38可以通过传动机构(未示出)连接至曲轴24，传动机构将凸轮轴38的转速降低至曲轴24的转速的大约一半(在示例性的四冲程配置中)。可选择地，凸轮轴38可以通过链条、带或任何其它合适的方式连接至曲轴24。至少一个凸轮凸角44可以连接至凸轮轴38并且与每对阀30相关联。凸轮凸角44的外轮廓可以在发动机10的操作期间至少部分地决定阀30的致动时序和升程轨迹。
[0030]每个推杆40可以内置于凸轮随动件中，凸轮随动件随着凸轮轴38的旋转而在凸轮凸角44上运动并且根据凸轮凸角44的轮廓移动，且将对应的往复运动转移到摇臂42的第一端部。施加到摇臂42的这种往复运动可以使摇臂42绕轴46旋转，从而在驱动阀30升高或释放的摇臂42的相对第二端部处产生对应的往复运动。因此，凸轮轴38的旋转可以使阀30从第一位置移动到第二位置以产生对应于凸轮凸角44的轮廓的升程。
[0031]摇臂42可以借助于阀桥48连接到阀30。具体地讲，摇臂42可以包括设置在摇臂42的第二端部内的销50和连接销50的暴露端的按钮52。按钮52能够相对于销50小幅度旋转，并且包括可沿阀桥48的对应上表面滑动的大致平坦底面。按钮52沿阀桥48的上表面转动和滑动的能力可以使摇臂42将主要的垂直(S卩，轴向)力传输到阀桥48中。在摇臂42与阀桥48之间传输的唯一水平(即，横向)力可以相对较低并且只由于在按钮52与阀桥48之间的滑动接口处摩擦而产生。可以对这个接口进行润滑和/或抛光以减少相关联的摩擦。
[0032]如图2中可见，阀致动系统12主要包括设置在推杆40的上端的一个或多个间隙调节器54和位于摇臂42的第一端部内的调节螺钉56。如下文中将更详细描述，间隙调节器54可以配置为当凸轮凸角44旋转远离推杆40时自动地调节对应阀30与其相关联的底座32之间(和/或其他阀机构组件之间)的空隙，而调节螺钉56可以配置为以手动可调方式将摇臂与推杆40连接。
[0033]间隙调节器54可以具体实施为任何常规类型的调节器，该调节器配置为随着凸轮轴38的旋转远离摇臂42而用油填充，并且接着随着凸轮轴38向后朝摇臂42旋转而在内部捕获油并充当推杆40与摇臂42之间的液压链路。在所公开实施例中，间隙调节器54是具有由弹簧抵靠底座60偏置的阀元件58的止回阀类型的调节器。所述阀元件58可以在凸轮凸角44朝远离推杆40的方向移动的期间内被推离阀座60，以利用油填充相关联的液压室62，并且在凸轮凸角44朝靠近推杆40的方向移动的期间内再次接合底座60，以将油锁定在液压室62内。如果需要，所述间隙调节器54可以采用另一种形式。
[0034]被引导到间隙调节器54的油可以经由摇臂轴46、摇臂42和调节螺钉56提供。具体地讲，油可被发动机驱动栗(未示出)加压并且引导到轴46的集中式轴向通道64中。油接着可以经由一个或多个径向通道66向外引导到包围轴46的环形凹槽68。油可以经由对应通道70和72从环形凹槽68引导到摇臂42的相对端部。通道70中的油可以润滑销50、按钮52和阀桥48，而通道72中的油可以通过调节螺钉56引导到间隙调节器54。
[0035]调节螺钉56可以设置在摇臂42的第一端部处的孔74内。具体地讲，如图3到图4中所示，调节螺钉56可以包括长形圆柱轴76，轴76具有第一端部78、第二端部80和延伸在第一端部78与第二端部80之间的外表面82。螺纹84可以形成在外环形表面82上并且用于接合摇臂42的孔74中的对应螺纹(参考图2)。工具接合头部86可以形成在轴76的第一端部78处并且用来手动地转动调节螺钉56，且从而(S卩，随着调节螺钉56平移进出孔74)选择性地调节轴76相对于摇臂42的轴向位置。在所公开的实施例中，工具接合头部86可以具有与轴76的外径相同或比其小的外径。锁定螺母88(只在图1和图2中示出)可以被提供用于接合工具接合头部86附近的螺纹84并且邻接摇臂42的上表面，从而抑制调节螺钉56的非所需的轴向移动。
[0036]枢转头部90可以位于与工具接合头部86相对的轴76的端部处并且配置为接合间隙调节器54(例如，接合形成在间隙调节器54的上端部中的球形插槽91，参照图2)。枢转头部90可以具有圆形外表面92和定位成与外表面92相对的平坦肩部94，如图4所示。平坦肩部94可以大致正交于轴76的轴线96。在所公开的实施例中，外表面92连同肩部94一起形成半球形形状(例如，表面92可以通过约180°成弧形)。枢转头部90的外径可以大于轴76的外径，例如大约40%到50%。外表面92可以在其顶点或中心处截断，使得枢转头部90具有大致正交于轴线96的平端面98。在一个实施例中，端面98可以具有为外表面92的外径D的约45%到55%的外径。当枢转头部90容纳在间隙调节器54的插槽91内时，平坦的端面98可以与插槽91 一起形成半球形孔隙，该孔隙用于收集随后可能从阀致动系统12中冲洗出来的污垢。
[0037]如上所述，调节螺钉56可以用来将加压油从摇臂42(例如，从通道72)传递至间隙调节器54。具体来讲，可以在轴76内形成轴向通道100。轴向通道100可以是盲通道，自外表面92延伸至轴76内的位置，其大致对准摇臂42中的通道72的出口。径向通道102可以使通道72与轴向通道100连通。在一些实施例中，环形收集槽104(见图2)可以在径向通道102的开口处形成于摇臂42的孔74中，以使得来自通道72的油在进入径向通道102之前在这一区域聚集。这可以促使油流入径向通道102内，而无论调节螺钉56的取向如何。限流孔106(仅示出在图4中)可以位于径向通道102内，以便提供流体穿过(例如，上流)阀致动系统12所需的流速和/或压力。
[0038]可以在与轴向通道100流体连接的枢转头部90(例如，在外表面92和/或平端面98中)中形成一个或多个径向凹槽108。在所公开的实施例中，径向凹槽108完全穿过轴向通道100的出口( S卩，使得存在一个连续凹槽的两个端部或在轴向通道100相交的两个单独凹槽)，并且在未达到肩部94处终止。通过在未达到肩部94处终止，可以提高枢转头部90的外围边缘强度，并且可以避免产生可能对间隙调节器54的插槽91造成伤害的尖锐部分(例如，凹槽角)。应当注意的是，虽然径向凹槽108的外端可以在未到达肩部94处终止，但是径向凹槽108可以延伸足够远以提供油从通道100相对无限制地流过插槽91的唇缘109。也就是说，调节螺钉56在间隙调节器54的插槽91内枢转，径向凹槽108的末端在每个发动机循环至少一次时应当延伸出插槽91并且与插槽91的唇缘109连通，从而确保油流出径向凹槽108。在所公开的实施例中，径向凹槽108可以形成为角度在约155°至160°之间的弧形。
[0039]径向凹槽108相对于径向通道102的轴线110大致正交取向，且在所公开的实施例中，具有曲线形或方形底部。应当注意的是，径向凹槽108可以是其它取向，并且可变的取向可以改善调节螺钉56的可制造性。外表面92内的径向凹槽108的宽度和深度通常可以沿其长度一致(例如，在制造公差内)，并且可以采用冷成形工艺制造径向凹槽108。径向凹槽108的形状和取向以及制造方法可以有助于简化与调节螺钉56有关的制造工艺和成本。
[0040]径向凹槽108的半径r可以是轴向通道100半径R的约4倍至6倍，使得来自轴向通道100的油可以分成三股油流(S卩，可用于间隙调节器54的主要流、以及以相反的方向流动离开轴向通道100的两股相等且较小的油流)。这些油流可以为间隙调节器54供应油，其对于设置阀30的间隙是必需的，正如重要地，还用以从调节螺钉56与间隙调节器54之间(例如，在头部90与插槽91之间)的接口排放热量。
[0041 ] 工业实用性
[0042]所公开的阀致动系统可以应用于内燃机。尤其是，所公开的阀致动系统可以用于提升发动机的一个或多个气体交换阀，同时在发动机的操作过程中维持所需的阀间隙。此夕卜，所公开的阀致动系统可以具有独特的调节螺钉，其提供用于流到具有设置在关联推杆内的间隙调节器的接口的冷却油流体。可以经由形成于所公开的调节螺钉的枢转头部中的径向凹槽产生冷却流。
[0043]若干优点可能与所公开的调节螺钉相关联。尤其是，由于径向凹槽108可以完全延伸至轴向通道100(即，在外表面92未限制)，可以使用相对低压的油流来冷却和润滑枢转头90与间隙调节器54之间的接口。此外，这种低压油可以具有使其从接口吸收所需热量的速率。此外，调节螺钉56的几何形状可以相对简单、牢固并且制造成本低廉。
[0044]对于本领域的技术人员显而易见的是，在不背离本实用新型的范围下，可以对本实用新型的阀致动系统做出各种修改和变化。在考虑本说明书和本文所公开的实施例的实践之后，其它实施例对于本领域的技术人员将是显而易见的。旨在说明本说明书和实例应认为仅是示例性的，本实用新型的真实保护范围通过权利要求书指出。
【主权项】
1.一种用于阀致动系统的调节螺钉，其特征在于，包括: 长形圆柱轴，其具有第一端部、第二端部和在所述第一端部与所述第二端部之间延伸的螺纹外表面； 头部，其与所述长形圆柱轴在所述第一端部连接并且具有圆形外表面； 轴向通道，其形成于所述长形圆柱轴中并且穿过所述头部；以及 至少一个径向凹槽，其形成于所述头部的所述圆形外表面中并且与所述轴向通道连通。2.如权利要求1所述的用于阀致动系统的调节螺钉，其特征在于，还包括形成于所述长形圆柱轴中并且从所述轴向通道延伸至所述外表面的径向通道。3.如权利要求2所述的用于阀致动系统的调节螺钉，其特征在于，还包括形成于所述径向通道中的限流孔。4.如权利要求1所述的用于阀致动系统的调节螺钉，其特征在于， 所述头部包括与所述圆形外表面相对并且正交于所述轴向通道的平坦肩部;并且 所述至少一个径向凹槽在未到达所述平坦肩部处终止。5.如权利要求1所述的用于阀致动系统的调节螺钉，其特征在于，还包括位于所述长形圆柱轴的所述第二端部上的工具接合头部。6.如权利要求5所述的用于阀致动系统的调节螺钉，其特征在于，所述工具接合头部的外径与所述长形圆柱轴的外径相同或小于所述长形圆柱轴的外径。7.如权利要求1所述的用于阀致动系统的调节螺钉，其特征在于，所述至少一个径向凹槽的半径为所述轴向通道的半径的4-6倍。8.如权利要求1所述的用于阀致动系统的调节螺钉，其特征在于，所述头部包括形成于所述轴向通道周围且位于所述圆形外表面的中心位置的平端面。9.一种阀致动系统，其特征在于，包括: 如权利要求1至8中任一项所述的调节螺钉； 至少一个气体交换阀； 轴； 摇臂，其枢转地连接到所述轴，并具有与所述至少一个气体交换阀可操作地接合的第一端部、具有螺纹孔的第二端部以及从所述轴延伸到所述螺纹孔的通道； 推杆，其包括凸轮端和摇臂端；以及 间隙调节器，其设置在所述推杆的所述摇臂端中； 其中，所述调节螺钉设置于所述摇臂的第二端部内并与所述推杆中的所述间隙调节器接合且流体连通。10.如权利要求9所述的阀致动系统，其特征在于，还包括形成于所述摇臂的第二端部的螺纹孔中的环形收集槽，所述环形收集槽用于收集从所述轴流入到所述摇臂中的所述通道并进而流入到所述螺纹孔内的油。
【文档编号】F01L1/20GK205422862SQ201620208924
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年3月18日
【发明人】S·拉曼, I·凯泽克赛拉, P·D·魯道夫, G·巴斯卡兰, J·S·小皮皮什, B·N·梅塔
【申请人】卡特彼勒公司