CN103270256A

CN103270256A - 防转动滚子式气门挺杆

Info

Publication number: CN103270256A
Application number: CN2011800617913A
Authority: CN
Inventors: J·R·奇滕登; P·C·米尔沃德; A·A·哈提亚加迪; A·R·奥拉鲁
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 2010-12-22
Filing date: 2011-12-22
Publication date: 2013-08-28
Anticipated expiration: 2031-12-22
Also published as: US20120160195A1; CN103270256B; WO2012092095A2; EP2655814A2; WO2012092095A3; EP2655814B1; US8826874B2; EP2655814A4

Abstract

一种用于内燃发动机（10）的滚子式挺杆包括柱状的挺杆本体（100），该挺杆本体具有第一端（104）、第二端（106）和可转动地附接至第一端（104）的滚子（110）。第一端（104）具有第一直径（D₁），并且第二端（106）具有大于第一直径（D₁）的第二直径（D₂）以及平直表面，该平直表面构造成接合相邻的滚子式挺杆上对应的平直表面并防止滚子式挺杆在使用时轴向转动。该滚子式挺杆还可包括从第二端（106）朝第一端（104）沿纵向轴线（102）延伸的凹部（108）。

Description

防转动滚子式气门挺杆

技术领域

本发明总的涉及用于发动机的滚子式挺杆，且更具体地涉及具有防止挺杆转动的结构的滚子式挺杆。

背景技术

许多内燃发动机使用凸轮轴、挺杆、推杆和摇臂的结合来操作发动机的进气门和排气门。一般而言，挺杆接合凸轮轴的凸角并响应于凸轮轴转动而在孔内往复移动。进而，挺杆的往复移动经推杆和摇臂传递以开闭气门。一些挺杆可在与凸轮凸角的界面处采用滚子。在操作中，滚子抵靠在凸轮凸角上转动，由此使凸轮凸角与挺杆之间的摩擦最小化。为了正确的操作，必须控制滚子式挺杆的定向以便保持滚子的轴线与凸轮轴的轴线平行。然而，滚子式挺杆在发动机运转期间往往在挺杆孔内转动并变成失准，这可能引起挺杆和凸轮轴的损坏。由于这一原因，采用滚子式气门挺杆的发动机通常使用某一类型的防止滚子式挺杆在挺杆孔内转动的对准装置。

过去已使用导向板如在授予Albertson等人的U.S.6,978,752中公开的板或插件/夹具如在U.S.5,022,356中公开的部件作为对准装置。然而，这些方案在发动机上增加了另外的构件，这提高了成本和复杂性，并增加了意外忽略构件的可能性。

发明内容

根据本发明的某些方面，一种内燃发动机包括形成第一挺杆孔和第二挺杆孔的发动机缸体。第一滚子式挺杆被接纳在第一挺杆孔中且第二滚子式挺杆被接纳在第二挺杆孔中。在发动机运转期间，第一滚子式挺杆接合第二滚子式挺杆，以防止第一滚子式挺杆和第二滚子式挺杆的轴向转动。在一个实施例中，第一滚子式挺杆的本体包括平直表面，所述平直表面接合第二滚子式挺杆的本体上的平直表面。

在本发明的另一方面，一种用于内燃发动机的滚子式挺杆包括具有第一端、第二端和从第二端朝第一端沿纵向轴线延伸的凹部的柱状挺杆本体。滚子可转动地附接到第一端上。第一端具有第一直径，且第二端具有大于第一直径的第二直径。在一个实施例中，第二端包括平直表面，该平直表面构造成接合相邻滚子式挺杆上的对应的平直表面。

附图说明

图1是内燃发动机的局部截面图。

图2是图1的发动机的两个气门致动组件的透视图。

图3是图1的发动机的挺杆孔中的两个挺杆的局部截面图。

图4是图3的挺杆的顶视图。

具体实施方式

发动机10的一个示例性实施例在图1中示出。出于本发明的目的，将发动机10看作四冲程柴油发动机。然而，本领域的技术人员将会认识到，发动机10可为任何其它类型的内燃发动机，例如汽油发动机或天然气发动机。

发动机10包括具有多个气缸14（其中之一在图1中示出）的发动机缸体12。活塞16可滑动地设置在气缸14内以在上死点位置与下死点位置之间往复移动。连杆18将活塞16连接到曲轴22的偏心曲柄销20，使得活塞的往复运动引起曲轴22的转动。

发动机10还包括气缸盖24。气缸盖24与发动机缸体12接合，以覆盖气缸14并限定燃烧室26。气缸盖24限定分别允许将气体摄入燃烧室26中以及从燃烧室排出气体的进气和排气开口28。发动机气门30定位成选择性地开闭所述开口。每个气缸14可包括多个进气和排气开口28。

发动机可包括一系列气门致动组件40（其中之一在图1中示出）。发动机10可包括用于每个气缸14的两个气门致动组件40（如图2所示）。可为每个气缸设置第一气门致动组件42以开闭进气门并可设置第二气门致动组件44以开闭排气门。可供选择地，发动机10可包括单独的气门致动组件以致动每个进气门和每个排气门。

第一气门致动组件42包括第一摇臂46，该第一摇臂具有第一端48、第二端50和枢轴点52。第一摇臂46可枢转地安装在支柱53上（参看图2）。第一摇臂46的第一端48经第一推杆56与第一挺杆54可操作地接合。第一摇臂46的第二端50与进气门30可操作地接合。第一摇臂46围绕枢轴点52的摆动使得进气门30在打开位置与关闭位置之间移动。第一气门致动组件42还可包括将气门30偏压向关闭位置（即，关闭进气和排气开口28）的气门弹簧58。

发动机10还包括可操作地接合曲轴22的凸轮轴60。凸轮轴60可采用本领域技术人员显而易见的任何方式与曲轴22连接，其中曲轴22的转动将引起凸轮轴60的对应转动。例如，凸轮轴60可经齿轮系（未示出）连接到曲轴22。

如图1所示，可在凸轮轴60上设置第一凸轮凸角62以接合第一挺杆54。本领域的技术人员将认识到，凸轮轴60可包括另外的凸轮凸角以接合其它挺杆以便致动另外的发动机气门。第一挺杆54设置在由发动机缸体形成的第一挺杆孔64中。

如图2所示，第二气门致动组件44以与第一气门致动组件42相似的方式操作，因为它包括第二摇臂76，该第二摇臂具有经推杆86与第二挺杆84可操作地接合的第一端78和与排气门（未示出）可操作地接合的第二端80。与第一挺杆54相似，第二挺杆84设置在第二挺杆孔88（参看图3）中并接合第二凸轮凸角（未示出）。第二挺杆孔88通过壁90与第一挺杆孔64分开。

参见图3，第一挺杆54包括第一挺杆本体100。第一挺杆本体100大体呈柱状/圆柱形并沿第一纵向轴线102延伸。第一挺杆本体100具有第一端104、第二端106并限定沿第一纵向轴线102从第二端106朝第一端104延伸的凹部108。滚子110通过滚针112可转动地附接到第一端104上。滚子110的一部分延伸超出第一端104，使得它可接合第一凸轮凸角62。

第二端106形成通向凹部108的开口114。凹部108构造成接纳第一推杆56的一端。在所示实施例中，凹部108沿第一挺杆54延伸大于第一挺杆54的总长度的一半的长度。第一挺杆本体100在凹部108的终端形成杯形部116。杯形部116构造成接纳第一推杆56的终端。

第一挺杆本体100还限定一个或多个流体通路120。流体通路120构造成将润滑剂（如发动机油）引导至滚子110的外表面、（经由滚针中的流体通路）至滚针112与滚子的内表面之间的界面、以及至第一挺杆本体100的外表面与第一挺杆孔64之间的界面。

在许多发动机设计中，滚子式挺杆包括液压冲击调节机构。虽然所示的第一和第二滚子式挺杆54、58的实施例不包括液压冲击调节机构，但对于本领域的普通技术人员来说将显而易见的是，在另一些实施例中，挺杆设计中可加入液压冲击调节机构。

第一挺杆54的第一端104（和第一挺杆本体100的大部分）具有第一直径D₁，该第一直径略小于第一挺杆孔64的直径，使得第一挺杆54可在第一挺杆孔内自由地往复移动。第一挺杆本体100还包括构造成防止挺杆不希望的转动的结构。该结构可以以各种方式构成。可使用任何能够与相邻挺杆上对应的结构协作的结构。在所示的实施例中，第一挺杆54的第二端106具有第二直径D₂（参看图4），该第二直径大于第一直径D₁且大于第一挺杆孔64的直径。因此，第二端106在发动机10运转期间未配合在第一挺杆孔64内并保持在该孔的外部。

第二端106包括第一平直表面122和形成在第二端106的与第一平直表面122相对的一侧上的第二平直表面124。然而，在另一些实施例中，第二端可包括多于或少于两个平直表面。如图4所示，第一平直表面122和第二平直表面124在将要成为第二端106的圆周的部分上形成弦。第一平直表面122与第二平直表面124之间的距离大于第一直径D₁，但小于第二直径D₂。

第二挺杆84与第一挺杆54基本相似，因此对第一挺杆54的描述同样适用于第二挺杆84。与第一挺杆54一样，第二挺杆84包括第二挺杆本体132，该第二挺杆本体具有第一端134和第二端138，该第一端具有第二滚子136，该第二端包括第一平直表面140和形成在第二端138的与第一平直表面140相对的一侧上的第二平直表面142。

工业适用性

发动机10可在各种应用中用来向例如施工设备、发电机、船只、车辆或其它移动或静止机械提供动力。在所示的实施例中，发动机的每个气缸都包括两个气门致动组件40，即用于致动用于该气缸的进气门的第一气门致动组件和用于致动用于该气缸的排气门的第二气门致动组件。第一滚子式挺杆54与第一气门致动组件相关联且第二滚子式挺杆84与第二气门致动组件相关联。

第一挺杆54位于第一挺杆孔64中，使得第一端104被接纳在第一挺杆孔中且第二端106位于第一挺杆孔的外部。同样，第二挺杆84位于与第一挺杆孔64相邻的第二挺杆孔88中，使得第一端134被接纳在第二挺杆孔88中且第二端138位于第二挺杆孔88的外部。

在发动机运转期间，响应于凸轮轴60的转动，第一挺杆54在第一挺杆孔64中往复移动且第二挺杆84在第二挺杆孔88中往复移动，以开闭用于气缸的发动机气门。作为凸轮轴60转动的结果，第一和第二挺杆54、84倾向于围绕它们各自的纵向轴线转动。然而，挺杆本体100、132构造成彼此接合并防止第一挺杆54和第二挺杆84转动。特别地，第一挺杆54的第二端106上的第一平直表面122接合第二挺杆84的第二端上的第一平直表面140以防止转动。

所公开的滚子式挺杆构型在不需要任何另外的装置如挺杆导向件、连结杆、夹具等的情况下防止了不希望的挺杆转动。作为替代，每个挺杆本体都包括接合相邻挺杆上对应的结构的一体结构，例如平直表面。此外，每个滚子式挺杆都可构造成与发动机中的其它滚子式挺杆基本相同，从而避免使用一些对准装置方案根据需要为单个发动机进行多重挺杆设计。

Claims

1.一种内燃发动机（10），包括：

发动机缸体（12），所述发动机缸体包括第一挺杆孔（64）和第二挺杆孔（88）；

被接纳在所述第一挺杆孔（64）中的第一滚子式挺杆（54）；以及

被接纳在所述第二挺杆孔（88）中的第二滚子式挺杆（84），

其中，在所述发动机（10）运转期间，所述第一滚子式挺杆（54）接合所述第二滚子式挺杆（84），以防止所述第一滚子式挺杆（54）和所述第二滚子式挺杆（84）的轴向转动。

2.根据权利要求1所述的内燃发动机（10），其中，所述第一滚子式挺杆（54）包括柱状的第一挺杆本体（100），所述第一挺杆本体具有第一端（104）、第二端（106）和从所述第二端（106）朝所述第一端（104）沿纵向轴线（102）延伸的凹部（108），所述第一端（104）具有第一直径（D₁），所述第二端（106）具有大于所述第一直径（D₁）的第二直径（D₂）。

3.根据权利要求2所述的内燃发动机（10），其中，所述第一挺杆本体（100）的所述第二端（106）接合所述第二滚子式挺杆（84）。

4.根据权利要求2所述的内燃发动机（10），其中，所述第二端（106）位于所述第一挺杆孔（64）的外部。

5.根据权利要求2所述的内燃发动机（10），其中，所述第一滚子式挺杆（54）还包括形成在所述第二端（106）的一侧上的第一平直表面（122）。

6.根据权利要求5所述的内燃发动机（10），其中，所述第一滚子式挺杆（54）还包括形成在所述第二端（106）的与所述第一平直表面（122）相对的一侧上的第二平直表面（124），并且所述第一平直表面（122）与所述第二平直表面（124）之间的距离大于所述第一直径（D₁）。

7.根据权利要求5所述的内燃发动机（10），其中，所述第二端（106）上的所述第一平直表面（122）接合所述第二滚子式挺杆（84）。

8.根据权利要求6所述的内燃发动机（10），其中，所述第一滚子式挺杆（54）的所述第二端（106）上的所述第一平直表面（122）接合所述第二滚子式挺杆（84）的第二端（138）上的第一平直表面（140），在所述第二滚子式挺杆（84）的所述第二端（138）的一侧上形成有第二平直表面（142），并且所述第二滚子式挺杆（84）的所述第一平直表面（140）接合所述第一滚子式挺杆（54）的所述第一平直表面（122）。

9.根据权利要求6所述的内燃发动机（10），其中，所述第二滚子式挺杆（84）包括柱状的第二挺杆本体（132），所述第二挺杆本体具有第一端（134）、第二端（138），所述第一端（134）具有第一直径（D₁），所述第二端（138）具有大于所述第一直径（D₁）的第二直径（D₂）。

10.一种用于内燃发动机（10）的滚子式挺杆，包括：

柱状的挺杆本体（100），所述挺杆本体具有第一端（104）、第二端（106）和从所述第二端（106）朝所述第一端（104）沿纵向轴线（102）延伸的凹部（108），所述第一端（104）具有第一直径（D₁），所述第二端（106）具有大于所述第一直径（D₁）的第二直径（D₂）；以及

可转动地附接至所述第一端（104）的滚子（110）。