CN1079899C - 顶置凸轮式发动机 - Google Patents

Abstract

顶置凸轮式发动机，其汽缸部、汽缸头部和汽缸头罩部被一体铸造。它包括有：本体1、吸气口罩2和凸轮链罩3。在本体1和吸气口罩2之间划分成水冷套45，朝向吸气口18的连接部和朝向凸轮轴6的供油部分。在本体1和凸轮链罩3之间形成链室32，同时支持由凸轮链35驱动的水泵40。本体1备有汽缸部5和凸轮室7。沿与汽缸轴线C倾斜的气门轴线C1、C2与凸轮轴6交叉地形成气门挺杆孔，在头罩部9的各气门轴线C1、C2的延长线上设置观察孔36、37、安装盖子38、39。

Description

顶置凸轮式发动机

本发明涉及用铸造形成的顶置凸轮式发动机。

一般的发动机，其汽缸座、汽缸头部和汽缸头罩由铸造分别分体地构成，再将其分别重叠组装。另外，将汽缸座、汽缸头和汽缸头罩的一部分一体地铸造也是公知的(特开平4-17759号)，这种情况，汽缸头罩不是全部只是一部分一体地成形。

而且，在采用顶置凸轮式气门传动机械、用金属轴承支承凸轮轴时，必需上下分割轴承部，并且用砂芯一体地形成凸轮室和气门挺杆孔。同样吸排气口和水冷式发动机中的水冷套也必需用砂芯成形。

然而，上述现有技术的例子的汽缸座、汽缸头和汽缸头罩是被分开构成的，因零件数量多，密封面多而增大加工工时数。另外，必须在密封面上添加垫圈类的零件来提高密封的信赖性。而为了确保垫圈的密封面，汽缸和水冷套之间的壁厚和孔径就受到制约。

即使在汽缸座、汽缸头和汽缸头罩的一部分一体铸造的情况下，由于凸轮室、气门挺杆孔、吸排气口和水冷套的成形使用砂芯、砂芯的制作和清砂也需要很多工时。而且，汽缸头罩在凸轮轴部分，必须上下分割、包含覆盖凸轮轴上方部分的汽缸头罩的约全体不能与汽缸头连续地一体铸造。而且，由于上下被分割的金属轴承，凸轮座也是必需的，由于凸轮座与汽缸头必须同轴加工，因此，凸轮轴的轴承构造复杂而且它的加工也很费工夫。所以本发明的目的就是解决上述有关的问题。

为了解决上述问题，本申请的顶置凸轮式发动机的第1发明的顶置凸轮式发动机具有：汽缸部、汽缸头部和汽缸头罩部，该汽缸部用来滑动自由地收容活塞，该汽缸头部具有燃烧室、吸排气气门及能旋转地收容凸轮轴的凸轮室，该凸轮轴上设置着驱动吸排气气门的凸轮，所述汽缸头罩部覆盖凸轮室，其特征在于，在用沿凸轮轴的轴向拔模而铸造形成上述凸轮室并且头罩部的至少一部分覆盖凸轮轴上方的状态下、一体地铸造成形上述汽缸部、汽缸头部及汽缸头罩部。

第2发明是在上述第1发明的基础上，其特征是，形成凸轮室的模具与形成发动机外形的一侧的模具一体地并沿同一方向拔模成形。

第3发明是在上述第1发明的基础上，其特征是，在汽缸头部中收容气门挺杆的气门挺杆孔与凸轮轴线交叉并由铸造形成。

第4发明是在上述第3发明的基础上，其特征是，在上述汽缸头罩部中，沿上述气门挺杆孔的轴线延长线上、设置有贯通凸轮室的凸轮观察孔，在该凸轮观察孔上装卸自由地安装着闭塞凸轮室的盖子构件。

根据第1发明，由于通过沿凸轮轴的轴向拔模铸造形成凸轮室，所以汽缸部、汽缸头部和包含覆盖凸轮轴上方部分的汽缸头罩部可以一体地铸造成形。因此，可以减少零件的数量，由于没有这些结合部上必需的密封面而减少了工时，密封面的密封也不需要了。为确保密封而伴随的对汽缸和水冷套之间的壁厚和孔径的制约也没有了。

由于在凸轮室的成型过程中不使用砂芯，因此制做砂芯和清砂所要求的很多工时就不需要了，而且，由于汽缸头罩整体与汽缸头连接并一体地铸造，因此不必上下分割凸轮轴部分的轴承，由于可以废除凸轮座并且不必同轴加工凸轮座和汽缸头，因此，轴承构造简单、并且加工也不太费事。

根据第2发明，铸造是模具铸造，在该模具中，形成凸轮室的模具与形成发动机外形的模具是一体的，并且沿同一方向拔模，因此在形成发动机外形时，凸轮室也沿凸轮轴方向拔模并能一体地形成，容易成形凸轮室。

根据第3发明，由于收容气门挺杆的气门挺杆孔与凸轮轴线交叉并由铸造形成，因此，在形成汽缸头部的凸轮室时，也可以同时成形气门挺杆孔，由于可以废除型芯，工时可以显著减少。

根据第4发明，由于在头罩部中的气门挺杆孔的轴线延长线上设置了贯通凸轮室的凸轮观察孔，该观察孔可以与气门挺杆孔的铸造同时形成。而且，由于在该凸轮观察孔上装卸自由地安装着闭塞凸轮室的盖子构件，该观察孔还可以作为维修用的孔。

图1是本实施例的发动机的整体剖视图。

图2是去掉吸气口罩的右侧视图。

图3是去掉凸轮链罩的左侧视图。

图4是图1的4-4线剖视图。

图5是图1的5-5线剖视图。

图6是本体部的剖视图。

图7是表示吸气口罩的接合面侧的图。

图8是表示凸轮链罩的接合面侧的图。

图9是表示本体部的铸造模具的剖视图。

图10是表示凸轮室和气门挺杆孔的成形方法的模具的剖视图。

图11是表示水冷套的成形方法的模具剖视图。

图12是第2实施例的相当于图1的图。

图13是第3实施例的相当于图1的图。

下面，根据附图说明适用于小型机动两轮车用的水冷式4循环小排气量发动机的一实施例。图1是与本实施例相关的发动机的整体剖视图。图2是去掉吸气口罩的右侧视图，图3是去掉凸轮链罩的左侧视图。图4是图1的4-4线剖视图。图5是图1的5-5线剖视图，图6是本体部的剖视图。图7是表示吸气口罩的接合面侧的图，图8是表示凸轮链罩的接合面侧的图，图9是本体部的铸造模具的剖视图，图10是表示凸轮室和气门扦杆孔的成形方法的模具剖视图，图11是表示水冷套的成形方法的模具剖视图。

本实施例的发动机是将吸气口罩2及凸轮链罩3安装在约长方体形的本体1的形成在其长度方向上的大致平行的相对两个侧面上而被组装到一起的，上述约长方体形的本体1是用把铝合金等适宜金属压铸成形等铸造方法成形的，该发动机被安装在曲柄壳体(图示省略)上。

本体1是由汽缸头部5和头部8一体成形制成的。上述汽缸部5收容着通过连杆4a连结到曲柄轴(图示省略)的活塞4，上述汽缸头部8具有旋转自由地收容凸轮轴6的凸轮室7。

在本申请中，把覆盖汽缸头部8中的凸轮室7的部分特别称作汽缸头部9，为了方便，对于本体1的各个面称呼如下：安装吸气口罩2的面称为右侧面10，安装凸轮链罩的面称为左侧面11(图6)，被该两面夹住的相对的两面中的安装后述散热器的面称为前面12，另一面称为背面13(图5)。另外，汽缸头罩部9的顶部外表面称为顶面14，安装到曲柄壳体上的面称为底面15(图1)。

在汽缸部5中，从底面15侧到本体1的长度方向约中间部形成汽缸16，形成在该汽缸16的最里面即汽缸头部8侧上的燃烧室17与吸气口18及排气口19连通，各口的燃烧室17侧的开口部由吸气气门20和排气气门21开闭，各气门的轴线C1、C2相对汽缸轴线C构成规定的气门夹角。符号20a及21a是杆套。

吸气口18与在吸气口罩2上形成的吸气通路22连通，该吸气通路22在吸气口18的延长线上斜着向外延伸，通过输入管23接到气化器(图示省略)上。排气口19向约垂直于吸气口18的方向延伸、在背面13上与排气管24相接。图2及图3中的符号29是点火火花塞。

各气门的驱动、采用直动式，通过设置在各个气门的轴端部的气门提升器25、26由凸轮27、28直接驱动。形成凸轮27、28的凸轮轴6，贯通在右侧面10和左侧面11之间、在形成锥形的凸轮室7的两开口端部由轴承30、31支承。凸轮27、28的各滑动面分别与气门挺杆25、26的滑动面相对应并成为倾斜面。另外，凸轮轴6的一端部与吸气口罩2之间形成给油部6a。

凸轮轴6的另一端，向形成在凸轮链罩3和左侧面11之间的链室32内突出，在该突出端部上，用螺栓34安装着凸轮链轮33。该凸轮链轮33通过凸轮链35绕连到设置在图未示的曲柄轴上的驱动链轮上。

在头罩部9中的各气门轴线C1和C2的延长线上，形成着与各个气门轴线C1和C2同轴并且与各气门挺杆25、26大致相同直径的凸轮观察孔36、37，分别开闭凸轮室7的盖子38、39通过密封圈密封并用螺纹固定。

在本体1的燃烧室17近旁处，设置了水泵40，如图5所示，在本体部1的面向凸轮链罩3的侧壁部上形成着安装圆形泵的凹部41，在该泵安装凹部41中收容着凸缘42，该凸缘42形成为呈水泵40的外形的树脂制的罩的一部分。该凸缘42也是与泵安装凹部41几乎同样的圆形、并且通过O型密封圈44液体密封地嵌合到泵安装凹部41的周壁部，所以，泵安装凹部41之中被密封。

泵体43被嵌合在法兰盘42的内侧的泵安装凹部41内，覆盖着水冷套45的开口部。叶轮46配设在泵体43的中央部并与泵轴47一体地旋转自由地被支承着，并且，连通叶轮46和水冷套45的开口部形成在泵体43中的叶轮46的中心部相当位置上，并构成水通路43a。

泵轴47的一端旋转自由地支承在凸起部48上，该凸起部48突出形成在汽缸16的外周壁面上并向水通路43a内突出，泵轴47的另一端侧越过凸轮链35突出于链室32内，在其周围设有磁环49，在其周围形成用与法兰盘42为一体的树脂制的罩的一部分覆盖的小径部50，该小径部50做成圆形，其向凸轮链罩3侧突出的端部嵌合支承在形成在凸轮链罩3上的圆形的嵌合凹部51上。

如图3所示，小径部50的中心与凸缘42的不同心，与小径部50同心的嵌合凹部51和与凸缘42同心的泵安装凹部41的各中心也不相同。在小径部50嵌合到嵌合凹部51的状态下，凸缘42嵌合到泵安装凹部41上，通过将凸轮链罩3用螺栓等固定在左侧面11上，水泵40被固定在泵安装凹部41上。

如图5所示，在小径部50的外周部设置了把磁环52一体化在内周侧的水泵用链轮53，并用凸轮链35驱动。水泵用链轮53的凸起部外周通过轴承54旋转自由地收容在形成于凸轮链罩上的圆形的水泵收容部55内。

当磁环52和水泵用链轮53一体地旋转时，小径部50内的磁环49被磁性地结合，并一体地旋转，由此，通过与磁环49一体的泵轴47旋转叶轮46，水泵40成为驱动状态。

在本体部1的前表面12上分别横排列地突出形成着水出口56和水入口57，水出口56形成在凸轮链罩3的近旁，与设置在泵体43上的排出路58连通。排出路58与略圆弧状通路59连接着，该略圆弧状通路59与泵体43内部的叶轮46周围相通。水入口57位于吸气口罩2的近旁、并与水冷套45连通。

该水出口56及水入口57分别直接嵌合连接着散热器60的回水口61和送水口62，回水口61通过回水通路63连接到上水箱64上，该回水通路63沿排出路58的延长方向直线地延伸在散热器60内。

如图6所示，气门挺杆孔84、85和小径的杆套孔86、87形成在本体1的汽缸头部8上，上述气门挺杆孔84、85收容各气门挺杆25、26，上述杆套孔86、87从上述气门挺杆孔84、85的顶端连续地延伸到吸气口18和排气口19，各孔沿着气门轴线C1或C2延伸，各气门轴线C1或C2的延长线与凸轮轴6的轴线(凸轮室的中心轴线)交叉并延伸，凸轮观察孔36、37形成在上述C1、C2的延长线上的汽缸头罩部9上。

如图7所示，矩形的冷却水密封圈65、椭圆形的吸气密封圈66，呈约P字形的油部密封圈67形成在安装在本体部1的右侧面10上的吸气口罩2的接合面侧上，由于吸气口罩2覆盖在本体部1的右侧面10上，在右侧面10和吸气口罩2之间使水、混合气及油分离地密封着。

图7中的符号67是与通向主纵向润滑沟的油路67a(图5)相连通的凹部，68是向形成在凸轮轴6的轴端上的送油部6a(图1，图4)供油的油通路，图4中的符号69是点火火花塞29的安装用凸台。

图9是表示成形图1所示的本体1的剖面部用的模具构造，它由形成本体1的右侧面10的右模70、形成左侧面的左模71、形成汽缸16部分的汽缸模72、形成顶面14的上模73构成。如图11所示，前面12和背面13的形成也分别使用前面模92和背面模97。

突部74、突部75、突部76形成在右模70上、该突部74相当于凸轮轴的一端轴承部、突部75形成相当于吸气口18的一部分的下孔18a、突部76相当于吸气口罩2侧的水冷套45。

突部77、销79、突部80形成在左模71上，该突部77用铸造拔模法形成凸轮室7，该凸轮室7呈前端细的锥体状、销79用于形成通气孔78、突部80相当于泵安装凹部41，在该突部80的中央形成相当于突起部48的成形部81。

在汽缸模72上形成着突部82和突部83，该突部82相当于形成吸气通路18的一部分的下孔18b，突部83相当于排气口19的下孔19a。

在上模73上，设置着滑销，该滑销用于使用铸造拔模法同时形成气门挺杆孔84、85、小径的杆套孔86、87的下孔86a、87a和凸轮观察孔36、37，上述气门挺杆孔84、85用于收容气门挺杆25、26，上述小径的杆套孔86、87与气门挺杆孔84、85的前端连接并延伸到吸气口18和排气口19。

如图10所示，滑销88、89分别沿气门轴线C1、C2倾斜地进退自由，成形时与突部77交叉，这时各滑销88、89的前端分别位于突部75、82和83的近旁。

成形后，各滑销88、89分别沿气门轴线C1、C2向图的上方滑动，当打开各模时，通过向左打开左模71，形成本体部1的左侧面11、同时由于向同一方向拔出突部77，从而铸造出凸轮室7，另外，通过各滑销88、89，同时铸造形成气门挺杆孔84、85，杆套孔86、87的下孔86a、87a和凸轮观察孔36、37。

而后，仅仅进行各下孔(18a，19a，86a，87a)等钻孔及孔部内周面的切削和观察孔36、37的螺纹加工等的机械加工就可以完成汽缸部5、头部8和覆盖到凸轮室7的上方的头罩部9三者为一体的本体1。

图11表示形成水冷套45部分的模具构造，右模70的突部76和左模71的突部80具有半圆弧状的成形面90、91，以便分别在汽缸模72的周围具有汽缸16的壁厚程度的间隙，并围成环状。在前面模92上设有用于铸出出水口50和入水口51的铸造销93、94及用于形成中间凹部95的突部96。符号97为背面模。

如图5所示，各成形面90、91形成了在包围汽缸16的汽缸部5的四角上嵌合导向部101、102、103和104的空间，这些导向部101、102、103和104都以略平行于汽缸16的外周的圆弧状曲面的导向面对置着。从泵体43突出并形成导向部101及102，导向部103及104形成在吸气口罩2的水冷套45侧。

泵体43的面对水冷套45的面构成包围汽缸16的凹面状的导向面，其中在导向部101及102的中间部形成面向水冷套45的开口部并构成水通路43a。另外，导向部103及104之间形成连续的曲面，吸气口罩2的水冷套45侧面形成一个整体的导向面105。但是，在该导向面105中的入水口57近旁部分局部地形成泄水面106。在吸气口罩2的外壳面侧一体地形成着空冷风扇107。

接着，说明本实施例的作用。由于向凸轮轴6的轴向拔模形成凸轮室7，所以可以一体地铸造成形汽缸部5，汽缸头部8和汽缸头罩部9，因此可以减少零件数量，因没有这些结合部上必需的密封面而减少加工工时，密封面的密封也不需要了。为了确保密封面而伴随的对汽缸和水冷套之间的壁厚和孔径的制约也没有了。另外发动机整体的强度也提高了。

而且，作为对铸造后的本体1的后期加工只进行少量机械加工，就能容易地形成由汽缸部5、汽缸头部8及覆盖到凸轮室7的上方的汽缸头罩部9三者为一体的本体1，所以本体1的生产效率提高了。并且由于用使用模具的压铸成形、成形面比较美观并且致密，由于可以不需要用机械加工整修处理的地方多，制造上更加有利。

另外，由于在凸轮室7的成形过程中不使用砂型芯，所以，型芯的制作和清砂所需要的大量的工时就不需要，而且，除了观察孔36、37外的汽缸头罩部9的约整体与汽缸头部8连接并可以一体地铸造，所以凸轮轴6的两端用球轴承等的不需要分割的轴承30、31支承就可以了。因此，不使用上下分开的金属轴承就可以办得到。由于可以废除凸轮座、并且不必同轴加工凸轮座和汽缸头，可以简化轴承构造。

而且，形成凸轮室7的模型也就是突部77与形成本体1的左侧面11的左模71设置成一体，并且与左模71的开模方向相同的方向拔模，在形成本体1的外形的同时，凸轮室7也可以向凸轮轴方向铸造拔模并一体成形，所以凸轮室7的成形很容易。

通过设在上模73上的滑销88、89与突部77组合、与凸轮轴线交叉地铸造成形气门挺杆孔84、85，所以在形成汽缸头部8的凸轮室7时，气门挺杆孔84、85可以同时成形，而且由于可以废除型芯，工时数可以显著地减少。

而且，在头罩部9中，在通过气门挺杆孔84、85的气门轴线C1、C2的延长线上设置了穿透凸轮室7的凸轮观察孔36、37，因此，该观察孔36、37可以与气门挺杆孔84、85的铸造同时形成，而且由于在该凸轮观察孔36、37上装卸自由地安装着盖子38、39，因此可以作为维修用孔。

图12是第2实施例，在该实施例中，从本体1的左侧面11的周围向侧方一体地突出着链室32的顶壁110和侧壁111，链罩3的结合部112设置在凸轮链35的外侧。

这样一来，链室32也可以和本体1一体地铸造形成。而且与链罩3的结合部112的构造因以单一面结合而变得简单。其他的构造同前实施例相同，共同的部分使用共同的符号(以下同)。

图13是适用于空气冷却发动机的本发明的第3实施例。在该实施例中，废除了水泵、水冷套和吸气口罩，同时，在汽缸部5上一体地形成空气冷却散热片120。该空气冷却散热片120可以与右侧面10的成形同时由铸造形成。这样一来，用空气冷却散热片120的冷却机能可以得到充足的冷却能力。

但是，虽然本实施例的凸轮室7不穿透右侧面10，但是，与前述各实施例同样形成的部分不变。链室32的构造与第2实施例相同，慢速链轮旋转自由地支承在链罩3侧，另外，链的通过孔由铸造形成在汽缸部5的侧方突出部上。

本申请的发明不限于上述各实施例，它可以作种种的变形，例如，至少在第1发明中不一定非采用压铸成形的铸造方法，可以采用使用砂模等其它的公知的铸造方法。另外，汽缸头罩部虽然至少它的一部分覆盖在凸轮轴上方就可以了，但是，覆盖在该凸轮轴上的部分必须与其他的本体形成部分一体地成形。

Claims (4)

1.一种顶置凸轮式发动机，它具有：汽缸部、汽缸头部和汽缸头罩部，该汽缸部滑动自由地收容着活塞，头部具有燃烧室、吸排气气门和凸轮室，该凸轮室可旋转地收容凸轮轴，该凸轮轴设有驱动吸排气气门的凸轮，汽缸头罩部用于覆盖凸轮室，其特征在于，上述凸轮室用沿凸轮轴的轴向拔模的铸造法成形，并且，在汽缸头罩部的至少一部分覆盖凸轮轴上方的状态下，汽缸部、汽缸头部和汽缸头罩部一体地铸造成形。

2.如权利要求1所述的顶置凸轮式发动机，其特征在于，由形成凸轮室的模具与形成发动机的外形的一侧的模具一体地并且向同一方向拔模而形成。

3.如权利要求1所述的顶置凸轮式发动机，其特征是，收容气门挺杆的气门挺杆孔与凸轮轴线交叉并由铸造成形在上述汽缸头部。

4.如权利要求2所述的顶置凸轮式发动机，其特征在于，贯通凸轮室的凸轮观察孔设在上述汽缸头罩部中的上述气门挺杆孔的轴线延长线上，闭塞凸轮室的盖子构件装卸自由地安装在该观察孔上。

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