CN101245718A - 高性能顶置气门机构 - Google Patents

Abstract

一种高性能的气门机构包括一液压间隙调节器，其容纳在耳轴中，并支承该耳轴。该耳轴容纳在位于摇臂的一个端部内的圆柱形通道中。摇臂的相对端与一阀杆接合。一滚轮位于耳轴和阀杆之间，适于与一凸轮轴的凸轮接合。使摇臂稳定的耳轴明显增加了阀门升程，改进了发动机性能。

Description

高性能顶置气门机构

相关申请的交叉参考

本申请要求2007年2月16日提交的美国临时申请No.60/901780的益处。通过参照，上述临时申请的公开内容包含在此。

技术领域

本发明通常涉及顶置气门机构，更特别地本发明涉及具有稳定摇臂的顶置气门机构。

背景技术

在许多传统的顶置气门配置中，摇臂的一端与一间隙调节器接合，相对端与一阀杆接合，而在摇臂中间的滚轮或其它减摩装置与凸轮轴接合。采用这种结构，没有一个固定的轴可以用于使摇臂绕其转动，因而摇臂不能通过安装在轴上而保持稳定。而是，摇臂必须通过间隙调节器的凸起的半球形特征和互补的摇臂的凹的半球形特征的配合来保持在其适当的位置。由于部件上的侧向负荷可能导致摇臂脱离其预期的运行位置，所以这种安装配置经常是不能令人满意的。此外，还对摇臂的旋转和气门的升程存在固有的限制，如果超过该限制，又将会导致摇臂脱离其位置。

从前面的讨论可以看出，很明显对现有技术的顶置气门机构和间隙调节器的改进是令人期望的。

发明内容

本发明包括一种高性能顶置气门机构，其具有一转动支承在耳轴上的摇臂，而该耳轴又通过一液压间隙调节器支承。与耳轴相对的摇臂的端部与一阀杆接合。一滚轮位于耳轴和阀杆之间，其与凸轮轴上的凸轮接合。在第二实施例中，液压间隙调节器被固定柱取代，间隙通过不同厚度的填隙片或间隙盖调节。在第三实施例中，使用液压间隙调节器，该液压间隙调节器包括一滑动元件，其设置在与调节器的球接合的套管中。该滑动元件允许调节器和套管之间的相对径向移动，以适应调节器的球和气缸盖的孔之间的同心度差别。根据本发明，使摇臂稳定的耳轴明显增加了气门的升程，改进了发动机的性能。

因此本发明的一个目的是提供一种顶置气门机构，其具有液压间隙调节器、摇臂和凸轮轴接合滚轮，其中摇臂具有一支承耳轴。

本发明的另一目的是提供一种具有稳定摇臂的顶置气门机构，其中摇臂包括一安装在间隙调节器上的耳轴。

本发明的又一目的是提供一种具有固定支柱的顶置气门机构，其中该固定支柱用于使耳轴转动支承摇臂，此处间隙通过填隙片或间隙盖调节。

通过参照下面的说明和附图，本发明的其它目的、优点和应用将变得更加明显，在附图中相同的参考数字表示相同的部件，元件或特征。

附图说明

图1是一完整剖视图，示出了在内燃机中使用的典型现有技术的顶置气门机构；

图2是根据本发明第一实施例、在内燃机中使用的顶置气门机构的完整剖视图；

图3是根据本发明第一实施例、具有一支承在球轴承组件上的耳轴的摇臂和间隙调节器的透视图；

图4A是沿图3的线A-A截取的、根据本发明第一实施例的摇臂和间隙调节器的完整剖视图；

图4B是根据本发明第一实施例、具有滚轮轴承组件的摇臂和间隙调节器的完整剖视图；

图4C是根据本发明第一实施例、具有轴颈轴承的摇臂和间隙调节器的完整剖视图，其中轴颈轴承具有硬化或加工过的表面；

图5是根据本发明第二实施例的顶置气门机构的完整剖视图；以及

图6是根据本发明第三实施例的顶置气门机构的不完整剖视图。

具体实施方式

现在参照图1，图中示出了一典型的现有技术的气门机构，并通过参考数字10标出。现有技术的气门机构10包括一具有半球形末端部分14的液压间隙调节器12，该半球形末端部分14容纳在设置在摇臂20一端的互补的半球形球窝16中。摇臂20还包括一通过减摩轴承例如滚轮或球轴承24支承的凸轮随动件22。根据传统实施方式，凸轮随动件22与顶置凸轮轴28上的凸轮26接合。阀门34的杆部分32位于与间隙调节器12相对的摇臂20的末端，并与摇臂20接触。应当理解地是在这个现有技术的气门构造中，摇臂20主要通过间隙调节器12的半球形末端部分14和摇臂20的互补的半球形球窝16之间的配合而被限制在其运行位置。这种安装配置会限制发动机的速度以及限制阀门行程或升程。

现在参照图2，图中示出了根据本发明的顶置气门机构40的第一实施例，并用参考数字40标出。所示的顶置气门机构40位于示例性的气缸盖42中，其包括一盲孔44，该孔44通过通道45与加压油的供给源(图中未示)连通。盲孔42接收间隙调节器组件50。气缸盖42还确定了细长通道46，其可滑动地接收进气阀或排气阀48杆。延伸超出气缸盖42的间隙调节器组件50的末端容纳在耳轴70内，耳轴70又可转动地容纳在摇臂装置90内。

现在参照图2、3和4A，间隙调节器组件50包括一外壳或套管52，其可滑动地容纳在气缸盖42的盲孔44内。外壳或套管52包括一径向突出的定位销或销钉54，其容纳在位于盲孔44侧壁中的互补的轴向通道或凹槽55中。应当理解地是，定位销54和盲孔44中的轴向通道55限制了外壳或套管52相对于气缸盖42的转动。外壳或套管52中的径向通道58与外壳或套管52的中空内部连通，常规的液压间隙调节器60设置在该中空内部中。间隙调节器60的半球形末端部分62容纳在位于外壳或套管52内的互补的半球形球窝64中。外壳或套管52的外部包括一肩部66，其确定了一更小直径的末端部分68。

耳轴70包括一圆柱体72，其具有径向朝向的圆形开口或通孔74，通过例如过盈配合或其它连接方法，通孔74牢固地接收间隙调节器组件50的外壳或套管52的末端部分68。耳轴70的圆柱体72还确定了在开口或通孔74周围延伸的平直肩部76，当两个部件组装时，其在套管52上与肩部66接触。

耳轴70容纳在摇臂装置90内的横向圆柱形通道88中。一对减摩球轴承组件92A设置在耳轴70的每个端部和摇臂装置90的圆柱形通道88之间，其中该对球轴承中的一个在图3中示出。球轴承组件92A可由其它类型的减摩轴承或下文所述的轴颈轴承代替。摇臂装置90包括至少一个开口94，其接收液压间隙调节器组件50的外壳或套管52，并允许摇臂装置90的通道88内的耳轴70和间隙调节器组件50的转动。摇臂装置90还支承一凸轮滚轮96，其优选包括支承在短轴100上的减摩球轴承或滚轮轴承装置98。

如图2中所示，根据传统实施方式，凸轮滚轮96与顶置凸轮轴104上的旋转凸轮102接合。与液压间隙调节器组件50相对的摇臂装置90的端部包括一表面106，其与阀门48的杆的末端部分接合。

现在参照图4B，图中示出了一种可选的如上所述的轴承配置，其中耳轴70的圆柱体72通过一对滚轮轴承装置92B支承在摇臂装置90的通道88内。滚轮轴承装置92B为摇臂装置90提供了良好的稳定性。该实施例的其它部件，例如间隙调节器组件50，外壳或套管52，液压间隙调节器60和摇臂装置90是同样的，其中外壳或套管52具有一末端部分68，其容纳在耳轴70的开口或孔74中。

现在参照图4C，图中示出了另一可选的如上所述的轴承配置，其中耳轴70的圆柱体72通过一对轴颈轴承92C支承在摇臂装置90的通道88内。优选地，耳轴90的圆柱体88的外表面镀有坚硬的表面处理层，从而具有较高的硬度和更小的摩擦。可选地，摇臂装置90的通道88的表面或两个表面可以是有坚硬镀层的。该实施例的其它部件，例如间隙调节器组件50，外壳或套管52，液压间隙调节器60和摇臂装置90是同样的，其中外壳或套管52具有一末端部分68，其容纳在耳轴70的开口或孔74中。应当理解地是，尽管只和本发明的第一实施例40一起示出，但是所有的三种轴承装置，即球或滚轮轴承或轴颈轴承同样适合用于本发明的第二和第三实施例。

现在参照图5，根据本发明的气门机构的第二实施例在本图中示出，并通过参考数字110标出。第二实施例的气门机构110与气缸盖42，进气阀或排气阀48以及凸轮轴104上的旋转凸轮102联合。第二实施例的气门机构110包括具有平直肩部76的耳轴70，其容纳在具有一凸轮滚轮96和阀杆接合面106的摇臂装置90中。

第二实施例的气门机构110的明显区别在于其具有一固定的圆柱形支柱或立柱112，其容纳在位于气缸盖中的机械加工盲孔44中。支柱或立柱112的外表面包括一径向突出的销顶或定位销114，其容纳在机械加工孔44的侧壁中的轴向凹槽或通道116中，以限制立柱或支柱112的转动。支柱或立柱112包括一平直的肩部118，其确定了一较小的直径部分122。支柱或立柱112的较小的直径部分122优选通过过盈配合容纳和固定在耳轴70内的开口或孔74中，当两个部件组装时，该平直肩部118于耳轴70的肩部76接合。

应当理解地是固定的支柱或立柱112不能够实现间隙调节。作为替代，间隙的调节是通过使用不同厚度的填隙片或间隙盖(图中未示)进行的，这些填隙片或间隙盖设置在阀门48的端部和摇臂装置90的表面106之间。第二实施例的气门机构110为高性能的发动机例如赛车用发动机和类似的应用提供了具有更强刚性的气门机构，其中自动间隙调节，即通过例如液压间隙调节器实现的间隙调节既不需要也不要求。

现在参照图6，图中示出了第三实施例的气门机构130。第三实施例的气门机构130在大多数方面与第一实施例的气门机构40相似，在于：它包括液压间隙调节器组件50’，耳轴70和摇臂装置90。此外，第三实施例的气门机构130包括一位于外壳或套管52的狭口中的横向滑动元件或圆盘132，该外壳或套管52具有一半球形球窝134，其与液压间隙调节器60的半球形末端部分62接合。元件或圆盘132可用于实现间隙调节器60和外壳或套管52之间相对径向移动，以适应间隙调节器60的半球形末端部分62和气缸盖42中的孔44之间的同心度差别。元件或圆盘132将载荷施加到外壳或套管52的狭口，然后到耳轴70以消除气门中的间隙。

尽管已经对执行本发明的最佳实施方式进行了详细说明，但是应当理解地是此处所使用的术语是用于表示这些词语的本义，它们是描述性的而不是限定性的。那些对本发明所涉及的技术熟悉的人将会理解到根据上述的宗旨可对本发明进行许多修改。因此，应当理解地是在附属的权利要求范围内，本发明可以以基本等同的而不是如此处具体说明的方式来实施。

实际上本发明实施例的说明仅仅是示例性的，不偏离本发明宗旨的各种变形仍落在本发明的范围内。并不认为这些变形偏离了本发明的精神和范围。

Claims (22)

1、一种顶置气门机构，包括以下组合：

具有一对端部的间隙调节器装置，

耳轴，其具有横向开口，用于接收所述间隙调节器的所述端部之一，以及

摇臂，其确定了用于接收所述耳轴的通道，可转动地设置在所述摇臂中的凸轮随动件以及用于接合和转变阀门的表面。

2、根据权利要求1所述的顶置气门机构，还包括减摩轴承，其设置在位于所述耳轴和所述摇臂之间的所述通道中。

3、根据权利要求1所述的顶置气门机构，其中：所述耳轴确定了一外表面，所述外表面是有坚硬镀层的。

4、根据权利要求1所述的顶置气门机构，还包括位于所述凸轮随动件中的减摩轴承和位于所述减摩轴承中的短轴。

5、根据权利要求1所述的顶置气门机构，还包括从所述间隙调节器装置伸出的定位销。

6、根据权利要求1所述的顶置气门机构，其中：所述间隙调节器装置包括确定了所述端部之一的外圆柱形机壳和内部区域以及设置在所述内部区域中的液压间隙调节器。

7、根据权利要求1所述的顶置气门机构，其中：所述间隙调节器装置包括一支柱。

8、一种改进的顶置气门机构，包括以下组合；

摇臂，其具有适于与阀杆接合的第一端，

确定了横向通道的第二端，和

可转动支承在所述端之间的凸轮随动件，

耳轴，其设置在所述通道中，并确定了一径向开口和容纳在所述径向孔中的支承。

9、根据权利要求8所述的改进的顶置气门机构，其中：所述支承包括用于限制转动的装置。

10、根据权利要求9所述的改进的顶置气门机构，其中：所述耳轴确定了一外表面，所述通道确定了一内表面，所述的其中一个表面是镀有坚硬镀层的。

11、根据权利要求8所述的改进的顶置气门机构，还包括一容纳在所述支承内的液压间隙调节器。

12、根据权利要求8所述的改进的顶置气门机构，还包括一安装到所述摇臂的短轴，设置在所述短轴上并且可转动支承所述凸轮随动件的减摩轴承，其中所述通道和所述短轴确定了平行分隔开的轴。

13、根据权利要求所述的改进的顶置气门机构，还包括设置在位于所述耳轴和所述摇臂之间的所述通道中的减摩轴承。

14、根据权利要求8所述的改进的顶置气门机构，其中：所述支承确定了固定的长度。

15、根据权利要求8所述的改进的顶置气门机构，还包括设置在所述支承内的液压间隙调节器，和设置在所述间隙调节器和所述支承之间的可移动元件。

16、一种高性能的气门机构，包括以下组合：

支承构件，其适合于设置在气缸盖中并具有可接合的端部，

耳轴，其确定了一旋转轴和一接收所述支承构件的所述可接合端部的径向朝向的开口，以及

摇臂，其具有开口，用于接收所述耳轴，

适于与阀门的一端接合的表面，和可转动安装到位于所述开口和所述表面之间的所述摇臂的凸轮随动件。

17、根据权利要求16所述的高性能顶置气门机构，其中：所述支承构件包括一液压间隙调节器。

18、根据权利要求16所述的高性能顶置气门机构，其中：所述支承构件是一支柱。

19、根据权利要求16所述的高性能顶置气门机构，其中：所述支承构件包括用于限制所述构件相对于气缸盖转动的装置。

20、根据权利要求16所述的高性能顶置气门机构，还包括一设置在所述凸轮随动件中的减摩轴承，和一设置在所述轴承并安装在所述摇臂中的短轴。

21、根据权利要求16所述的高性能顶置气门机构，还包括一设置在位于所述耳轴和所述摇臂之间的所述通道中的减摩轴承。

22、根据权利要求16所述的高性能顶置气门机构，其中：所述耳轴确定了一外表面，所述开口确定了一内表面，所述表面的其中之一是镀有坚硬镀层的。

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