發動機中的閥操縱機構的製作方法
2023-04-23 19:51:11 2
專利名稱：發動機中的閥操縱機構的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種發動機中的閥操縱機構，該機構包括凸輪，它與曲軸結合地進行工作；凸輪隨動件，它可轉動地安裝在發動機主體上，因此它們的頂端與凸輪處於可滑動的接觸之中；搖臂，它們成一體地連接到凸輪隨動件上並且與凸輪隨動件共軸線地、可轉動地安裝在發動機主體上，因此它們的頂端連接到閥上，而這些閥安裝在發動機主體上；及閥彈簧，它們沿著關閉方向偏壓這些閥，因此通過凸輪推動凸輪隨動件來關聯地操縱搖臂，從而克服閥彈簧的偏壓力而打開這些閥。
背景技術：
本專利申請人曾經提出了一種傳統的發動機閥操縱機構(參見日本專利申請No.2000-276459)。在這種機構中，直徑相對較大的凸輪設置在發動機主體的一側上，並且直徑相對較小的搖臂和搖臂軸直接設置在發動機主體上方，因此可以抑制閥操縱機構向上伸出，從而減少了發動機的整體高度，也就使發動機更加緊湊了。
但是，在這種閥操縱機構中，本發明人發現了下面這些由於結構原因，凸輪隨動件和搖臂不得不沿著轉動軸設置成隔開一段距離；當這些凸輪隨動件倚靠在凸輪的基圓部分上時，並且響應壓迫凸輪隨動件的推力釋放時，這些閥彈簧的偏壓力使這些閥關閉，然後，這些閥向上推動搖臂，並且使這些搖臂向上擺動，從而把一對力施加在凸輪隨動件的軸線和搖臂軸上；這種力偶引起凸輪隨動件和搖臂的轉動支撐部分振動，從而產生了不正常的聲音和撞擊磨損。
發明內容因此，本發明的目的是提供一種發動機中的閥操縱機構，其中，由於閥彈簧的偏壓力而在凸輪隨動件的軸線和搖臂軸上所產生的力偶在閥關閉過程中被偏離，因此可以防止在凸輪隨動件和搖臂的轉動支撐部分上產生不正常的聲音或者撞擊磨損。
為了實現上面目的，根據本發明，提供了一種發動機中的閥操縱機構，該機構包括凸輪，它與曲軸結合地進行工作；凸輪隨動件，它可轉動地安裝在發動機主體上，因此它們的頂端與凸輪處於可滑動的接觸；搖臂，它們成一體地連接到凸輪隨動件上並且與凸輪隨動件共軸線地、可轉動地安裝在發動機主體上，因此它們的頂端連接到閥上，而這些閥安裝在發動機主體上；及閥彈簧，它們沿著關閉方向偏壓這些閥，因此通過凸輪推動凸輪隨動件來關聯地操縱搖臂，從而克服閥彈簧的偏壓力而打開這些閥，其中輔助彈簧連接到凸輪隨動件上，從而以與下述方向相同的方向偏壓凸輪隨動件並使之轉動，即該方向為，在關閉這些閥的過程中，這些閥彈簧通過這些閥偏壓和轉動這些搖臂的方向。
以上述特徵，藉助於凸輪隨動件上的輔助彈簧的偏壓力/轉動力把沿著一個方向的力偶施加到凸輪隨動件和搖臂的軸線上，並且該力偶抵銷或者減弱了在閥關閉過程中藉助於閥彈簧通過閥而偏壓和轉動搖臂而施加到凸輪隨動件和搖臂的軸線上的力偶。因此避免凸輪隨動件和搖臂的轉動支撐部分的振動從而防止產生不正常的聲音或者撞擊磨損是可能的。
結合附圖的優選實施例的下面描述使本發明的上面的和其它的目的、特徵和優點更加明顯。
圖1是包括本發明第一實施例的閥操縱機構的發動機的垂直剖視側視圖。
圖2是圖1主體部分的分解圖。
圖3是圖1沿3-3的剖面圖。
圖4是圖3沿4-4的剖面圖。
圖5是圖4沿5-5的剖面圖。
圖6是圖4沿6-6的剖面圖。
圖7A和7B是與圖5相對應的視圖，只是示出了閥操縱機構的裝配過程。
圖8A和8B是與圖6相對應的視圖，只是示出了閥操縱機構的裝配過程。
圖9是閥操縱機構中從動皮帶輪/凸輪組件的正視圖。
圖10是圖9沿10-10的剖面圖。
圖11是圖10沿11-11的剖面圖。
圖12是沿著圖4的線12-12所截取的剖視圖。
圖13是本發明的第二實施例的閥操縱機構的平面視圖。
圖14是沿著圖13的線14-14所截取的剖視圖。
具體實施方式現在，參照附圖，藉助於優選實施例來描述本發明。
下面，首先描述本發明的第一實施例。參照圖1到4和6，發動機E的發動機主體1包括曲軸箱2，它具有曲柄室2a；缸體3，它具有一個氣缸3a；缸蓋4，它具有燃燒室5和進氣口和排氣口6和7，進氣口和排氣口都通到燃燒室5中。
設置在曲軸腔2a中的曲軸10通過設置在曲軸箱2橫向相對側壁上的軸承11和11』而支承在曲軸箱2的橫向相對的側壁上。
油箱12在靠近曲軸箱2外側的地方與曲軸箱2的左側壁連為一體，曲軸10的一端以密封不漏油的方式穿過油箱12。
扁平截面的皮帶導管13與油箱12的頂壁連為一體，並豎直延伸穿過頂壁。皮帶導管13的下端延伸到位於油箱12中的曲軸10附近。皮帶導管13的上端與缸蓋4連為一體，從而與缸蓋4共同享有分隔壁14。在缸蓋4的周邊和皮帶導管13的上端形成一系列的環形密封凸緣15，分隔壁14向上從密封凸緣15伸出。
在頂蓋8的下端面上設有環形密封槽16，頂蓋8與缸蓋4的上端相連並與密封凸緣15相對應。在頂蓋8的內表面設有直線密封槽17以允許環形密封槽16的相對兩側相通。環形密封件18安裝在環形密封槽16中，直線密封件19與環形密封件18形成一體並安裝在直線密封槽17中。頂蓋8通過螺栓與缸蓋4相連，從而使密封凸緣15與環形密封件18壓力接觸，並使分隔壁14與直線密封件19壓力接觸。
皮帶導管13和一半頂蓋8形成第一閥操縱腔21a。缸蓋4和另一半頂蓋8形成第二閥操縱腔21b。閥操縱腔21a和21b由分隔壁14相互分隔開。
分別用於打開和關閉進氣口6和排氣口7的進氣閥22i和排氣閥22e平行於缸孔7a設置在缸蓋4中。
下面將對用於打開和關閉進氣閥22i和排氣閥22e的閥操縱機構23進行描述。
如圖1-6所示，閥操縱機構23包括同步傳動裝置23a和凸輪裝置23b，同步傳動裝置23a從油箱12的內部延伸到第一閥操縱腔21a中，凸輪裝置23b從第一閥操縱腔21a延伸到第二閥操縱腔21b中。
同步傳動裝置23a包括固定在位於油箱12內的曲軸13上的主動皮帶輪24、可轉動地支承在皮帶導管13上部的從動皮帶輪25和穿繞在主動和從動皮帶輪24、25之間的同步皮帶26。輪轂30和凸輪29與從動皮帶輪25形成一體，從而形成從動皮帶輪/凸輪組件50。凸輪29與從動皮帶輪25一起設置在缸蓋4的同一側。主動和從動皮帶輪24和25是帶齒的，從而主動皮帶輪24可通過皮帶26以1/2的減速比驅動從動皮帶輪25。
支承壁27一體形成在皮帶導管13的外側壁上，並向上伸入環形密封凸緣15內而貼靠頂蓋8的內表面或延伸到其附近。支承軸39通過其兩端可轉動地支承在位於支承壁27上的通孔28a和位於分隔壁14上的有底孔28b上。輪轂30可轉動地支承在支承軸39的中部。在安裝到頂蓋8上之前，支承軸39從通孔28a經從動皮帶輪25和凸輪29的軸孔35插入到有底孔28b中。在插入支承軸39之後，在頂蓋8與缸蓋4和皮帶導管13相連時，頂蓋8的內表面與支承軸39的外端相對，以避免支承軸39滑脫出去。
一對軸承套座31i和31e與缸蓋4形成一體，並平行於支承軸39從分隔壁14向第二閥操縱腔21b伸出。凸輪裝置23b包括凸輪29、進氣搖臂軸33i和排氣搖臂軸33e、進氣凸輪隨動件34i和排氣凸輪隨動件34e、進氣搖臂35i和排氣搖臂35e以及進氣閥彈簧38i和排氣閥彈簧38e，進氣搖臂軸和排氣搖臂軸分別可轉動地支承在軸承套座31i和31e中的軸承座孔32i和32e中，進氣凸輪隨動件和排氣凸輪隨動件中的每一個都壓配合在每個搖臂軸33i和33e的一端，並向凸輪29延伸，進氣搖臂和排氣搖臂在第二閥操縱腔21b中壓配合到進氣和排氣搖臂軸33i和33e的另一端，並向進氣閥22i和排氣閥22e延伸，進氣閥彈簧和排氣閥彈簧安裝在進氣閥22i和排氣閥22e上，以便於沿關閉方向偏壓這些閥22i和22e。進氣凸輪隨動件34i和排氣凸輪隨動件34e設置成使位於其頂端上表面的滑動表面36、36與凸輪29的下表面滑動接觸。進氣搖臂35i和排氣搖臂35e設置成使通過螺紋安裝在其頂端的調整螺栓37、37貼靠著進氣閥22i和排氣閥22e的上端。
支承軸39和進氣、排氣搖臂軸33i和33e設置在缸蓋4的環形密封凸緣15和皮帶導管13上端的上方。因此，在拆下頂蓋8的情況下，就可在密封凸緣15的上方安裝和拆卸支承軸39和進氣、排氣搖臂軸33i和33e，而不會受到密封凸緣15的妨礙，因此具有良好的可裝配性並便於維修。
如圖5-8所示，鄰接面40i和40e分別形成於與滑動表面36、36相對的進氣凸輪隨動件34i和排氣凸輪隨動件34e的後部，並平行於搖臂軸33i和33e的軸線。鄰接面41i和41e分別形成於與調整螺栓37、37的伸出部分相對的進氣搖臂35i和排氣搖臂35e的後部。另外，參照面42i和42e以及參照面43i和43e設置在缸蓋4上，在進氣凸輪隨動件34i和進氣搖臂35i向缸蓋的外部和側部轉動時，參照面42i和42e面向鄰接面40i和40e，而在排氣凸輪隨動件34e和排氣搖臂35e向缸蓋的外部和側部轉動時，參照面43i和43e面向鄰接面41i和41e。
如果進氣凸輪隨動件34i和進氣搖臂35i圍繞進氣搖臂軸33i的相位相互適應時，鄰接面40i和41i和參照面42i和43i同時相互貼靠在一起。如果排氣凸輪隨動件34e和排氣搖臂35e圍繞排氣搖臂軸33e的相位相互適應時，鄰接面40e和41e和參照面42e和43e同時相互貼靠在一起。所有的參照面42i、42e、43i和43e都設置在同一高度位置上，因此，它們可同時進行工作。
為了將進氣凸輪隨動件34i和進氣搖臂35i安裝到進氣搖臂軸33i上，首先將進氣凸輪隨動件34i壓配合併固定到搖臂軸33i和33e的一端，並將搖臂軸33i和33e插入到軸承座孔32i和32e中。然後，如圖7B和8B所示，進氣搖臂35從缸蓋4向外部和側部轉動，並使鄰接面40i和40e與相應的參照面42i和42e貼靠在一起。在此狀態下，如果將進氣搖臂35i壓配合併固定到搖臂軸33i和33e的另一端，且同時使其鄰接面41i和41e與相應的參照面43i和43e貼靠在一起，就可使進氣凸輪隨動件34i和進氣搖臂35i圍繞進氣搖臂軸33I形成適當的相對相位。當然，也可以同樣的方式使排氣凸輪隨動件34e和排氣搖臂35e圍繞排氣搖臂軸33e形成適當的相對相位。在首先將搖臂35i和35e壓配合到搖臂軸33i和33e的情況下，也可獲得相同的效果。在裝配完畢之後，如圖7A和8A所示，凸輪隨動件34i和34e以及搖臂35i和35e就轉到位於缸蓋4中部的工作位置上。
參照圖4和5，輔助彈簧45i和45e在壓力作用下各自安裝在缸蓋4和進氣凸輪隨動件34i之間和在缸蓋4和排氣凸輪隨動件34e之間，並且適合於以與下述方向相同的方向偏壓和轉動進氣凸輪隨動件34i和排氣凸輪隨動件34e，即該方向為，在關閉進氣閥和排氣閥22i和22e的過程中，進氣閥彈簧和排氣閥彈簧38i和38e通過進氣閥和排氣閥22i和22e偏壓和轉動進氣搖臂和排氣搖臂35i和35e的方向。每個輔助彈簧45i和45e是扭轉彈簧，它包括簧圈部分46，它安裝在搖臂軸33i和33e中的相應一個的外邊緣上；固定端47，它被固定到缸蓋4的固定部分49上；及可移動端48，它連接到凸輪隨動件34i和34e中的相應一個上，從而向上偏壓凸輪隨動件34i和34e。
如圖9-11所示，凸輪29由與可轉動地支承在支承軸39上的圓筒形輪轂30形成一體的燒結合金構成。在此情況下，輪轂30設置成伸出於凸輪29的一個端面，並具有位於其頂端外圓周面上的切面30a。在凸輪29的一個端面設有環繞輪轂30的凹槽51和從凹槽51的底面伸出的徑向凸起52。凹槽51的形狀基本上與凸輪29的外圓周面相似，因此，圍繞凹槽51的凸輪29的壁厚基本上是恆定的。
由合成樹脂製成的從動皮帶輪25與輪轂30和凸輪29模製連接在一起。在此過程中，輪轂30的外圓周面和切面30a由從動皮帶輪的材料也就是合成樹脂所包圍，凸輪29的凹槽5 1中也充滿合成樹脂。由此而形成從動皮帶輪/凸輪組件。
如圖1和2所示，經潤滑油注入口12a注入的一定量的潤滑油o儲存在油箱12中。一對拋油環55a和55b以壓配合或類似的方式固定在位於油箱40中的曲軸13上，並沿軸向布置在主動皮帶輪24的相對兩側。拋油環56a和56b沿相反的方向徑向伸出，並沿使其頂端在軸向相互分離開的方向彎曲。當曲軸13使拋油環56a和56b轉動時，至少一個拋油環56a和56b攪拌和擴散油箱40中的潤滑油o，從而產生油霧，即使在發動機E的任何一個工作位置也是如此。與此同時，所產生的油霧進入第一閥操縱腔21a來潤滑同步傳動裝置23a，並循環到曲軸腔6a、第二閥操縱腔21b和油箱12來潤滑曲軸腔2a中的各個部件和凸輪裝置22b。
下面將描述該實施例的工作情況。
在曲軸10轉動過程中，與其一起轉動的主動皮帶輪24通過皮帶26來驅動從動皮帶輪25和凸輪29，凸輪29使進氣和排氣凸輪隨動件32i和32e適當擺動。這種擺動通過相應的搖臂軸33i和33e傳遞給進氣和排氣搖臂35i和35e，並使進氣和排氣搖臂35i和35e擺動。因此，通過與進氣和排氣閥彈簧38i和38e一起配合就可適當的打開和關閉進氣和排氣閥22i和22e。
在此過程中，凸輪29和輪轂30由產生於油箱12內的油霧進行潤滑。但是，凸輪29和輪轂30由含有無數微孔的燒結合金製成，從而潤滑油可保持在這些微孔中。因此，凸輪29和輪轂30與凸輪隨動件34i和34e滑動接觸的部分以及凸輪29和輪轂30在支承軸39上轉動和滑動的部分都可有效地得到潤滑，從而避免了磨損，並因此而提高了這些部分的壽命。
而且，輪轂30可轉動地支承在支承軸39上，且支承軸39也可轉動地支承在第一閥操縱腔21a的兩個相對的側壁上。因此，在從動皮帶輪25和凸輪29轉動過程中，支承軸39也轉動並受到摩擦力的摩擦作用，因此降低了輪轂30和支承軸39之間的轉速差。這就減小了轉動和滑動部件的磨損，並提高了轉動和滑動部件的壽命。
另外，由主動皮帶輪24通過皮帶26驅動的從動皮帶輪25由合成樹脂製成，因此，儘管其直徑較大，但重量卻相對較小，因此，減輕了從動皮帶輪/凸輪組件50的重量，並進而減輕了發動機E的重量。
而且，由於從動皮帶輪25模製連接到凸輪29和輪轂30上，因此，無需其它特殊部件就可構成從動皮帶輪/凸輪組件50，從而進一步減輕了組件50的重量。
另外，當從動皮帶輪25模製連接到凸輪29和輪轂30上時，輪轂30的外圓周面和切面30a由從動皮帶輪25的材料也就是合成樹脂所包圍，凸輪29的凹槽51充滿合成樹脂，因此，提高了從動皮帶輪25和輪轂30以及凸輪29之間沿轉動方向和軸向的連接力。
特別是，由於凹槽51的形狀基本上與凸輪29的外圓周面的形狀相同，因此，有效地提高了從動皮帶輪25和凸輪29在轉動方向的連接力。而且，由於凸輪29圍繞凹槽51的壁厚基本上是恆定的，因此，減小了凸輪29在燒結過程中的熱變形，從而提高了凸輪輪廓形狀的精度。
另一方面，當進氣凸輪隨動件34i和排氣凸輪隨動件34e各自倚靠在凸輪29的基圓部分上時，並且響應作用在凸輪隨動件上的向下推力的釋放時，進氣閥22i和排氣閥22e藉助於進氣閥彈簧38i和排氣閥彈簧38e的偏壓力來關閉，然後進氣閥22i和排氣閥22e向上推動搖臂35i和35e，並且使這些搖臂繞著它們的軸線進行振動，從而作用在每個搖臂軸33i和33e的一端上，從而向上推它們，並且把力偶Ma施加到搖臂軸33i和33e上，如圖12所示。
但是，凸輪隨動件34i和34e向上推動搖臂軸33i和33e的另一端，同時藉助於輔助彈簧45i和45e向上偏壓和轉動這些凸輪隨動件。因此，施加到搖臂軸33i和33e上的力偶Mb(參見圖12)使力偶Ma被抵銷或者減弱。其結果是，搖臂軸33i和33e全部被推靠在軸承孔32i和32e的上表面上，因此有可能避免由於力偶所產生的振動並且防止產生不正常的聲音和撞擊磨損。
直徑較大的凸輪29與從動皮帶輪25一起設置在缸蓋4的同一側，且只有進氣和排氣搖臂35i和35e以及直徑較小的進氣和排氣搖臂軸33i和33e直接設置在缸蓋4的上方。因此，閥操縱機構23不能在缸蓋4的上方較大地外伸，因此就減小了發動機E的整體高度，並進而使發動機E結構緊湊。
在裝配凸輪隨動件34i和34e和搖臂35i和35e的過程中，固定在搖臂軸33i和33e相對兩端的凸輪隨動件34i和34e和搖臂35i和35e使其鄰接面40i和40e與缸蓋4的參照面42i、42e、43i和43e貼靠在一起，從而使搖臂軸33i和33e周圍的進氣凸輪隨動件34i和進氣搖臂35i形成適當的相位。因此，通過轉動凸輪29就可同步地打開和關閉進氣和排氣閥22i和22e。
特別是，在裝配過程中，將每個凸輪隨動件34i和34e壓配合到每個搖臂軸33i和33e的一端，並將搖臂軸33i和33e安裝到軸承套座31i和31e的軸承座孔32i和32e中，然後，將搖臂35i和35e壓配合到搖臂軸33i和33e的另一端。與此同時，搖臂35i和35e的鄰接面41i和41e壓配合到相應的參照面43i和43e上，並貼靠在相應的參照面43i和43e上。因此，在將凸輪隨動件34i和34e和搖臂35i和35e連接到搖臂軸33i和33e上的同時，可使凸輪隨動件34i和34e和搖臂35i和35e形成適當的相位，因此質量和生產率都是令人滿意的。
本發明的第二實施例將參照圖13和圖14進行描述。
在第二實施例中，進氣凸輪隨動件34i和進氣搖臂35i成一體地由鋼板形成，並且排氣凸輪隨動件34e和排氣搖臂35e也成一體地由鋼板形成。進氣凸輪隨動件34i和進氣搖臂35i及排氣凸輪隨動件34e和排氣搖臂35e各自具有一對相互相對的支撐壁60和60』。連接部分61將支撐壁60和60』相互連接起來。支撐壁60和60』設置成將缸蓋4的相應軸承套座31i或者31e夾在當中，並且可轉動地安裝在搖臂軸33i和33e的相對端部上，而這些搖臂軸支撐軸承套座31i和31e上。此外，在本實施例中，輔助彈簧45i和45e在壓力作用下各自安裝在進氣凸輪隨動件和排氣凸輪隨動件34i和34e之間和在支承凸臺31i和31e之間，從而以與下述的方向相同的方向偏壓和轉動進氣凸輪隨動件和排氣凸輪隨動件34i和34e，即該方向為，在關閉進氣閥和排氣閥22i和22e的過程中，進氣閥彈簧和排氣閥彈簧38i和38e偏壓和轉動進氣搖臂和排氣搖臂35i和35e的方向。每個輔助彈簧45i和45e是扭轉卷簧，它包括簧圈部分46，該部分46安裝在搖臂軸33i和33e中的相應一個的外緣上。
在關閉進氣閥和排氣閥22i和22e的過程中，藉助於輔助彈簧45i和45e的偏壓力而施加到搖臂軸33i和33e上的力偶Mb使由於進氣閥彈簧和排氣閥彈簧38i和38e的偏壓力的作用而在搖臂軸33i和33e上所產生的力偶Ma被抵銷或者減弱。
在圖13和14中，其它結構基本上與第一實施例的相同，因此與第一實施例相對應的部分或者零件用相同的標號來表示，並且省略它的描述。
儘管上面對本發明的實施例進行了詳細的描述，但顯然本發明並不局限於上述的具體實施方式
，在不脫離本發明宗旨和權利要求所限定的範圍的情況下，本發明還可有多種的變型。
權利要求
1.一種發動機中的閥操縱機構，具有，凸輪，它與曲軸結合地進行工作；凸輪隨動件，它可轉動地安裝在發動機主體上，因此它們的頂端與凸輪處於可滑動的接觸之中；搖臂，它們成一體地連接到所述凸輪隨動件上並且與所述凸輪隨動件共軸線地、可轉動地安裝在發動機主體上，因此它們的頂端連接到閥上，而這些閥安裝在發動機主體上；及閥彈簧，它們沿著關閉方向偏壓所述閥，因此通過凸輪推動凸輪隨動件來關聯地操縱搖臂，從而克服所述閥彈簧的偏壓力而打開所述閥，其中，這些輔助彈簧連接到所述凸輪隨動件上，從而以與下述方向相同的方向偏壓凸輪隨動件並使之轉動，即該方向為，在關閉這些閥的過程中，這些閥彈簧通過這些閥偏壓和轉動這些搖臂的方向。
全文摘要
一種閥操縱機構包括凸輪隨動件，它們安裝在發動機主體1上，而它們的頂端與凸輪處於滑動接觸之中；搖臂，它們成一體地連接到凸輪隨動件上並且與所述凸輪隨動件共軸線地安裝在發動機主體上，而它們的頂端連接到閥上；及閥彈簧，它們沿著關閉方向偏壓這些閥。在該閥操縱機構中，輔助彈簧連接到凸輪隨動件上，從而以與下述方向相同的方向偏壓凸輪隨動件並使之轉動，即該方向為，在關閉這些閥的過程中，這些閥彈簧通過這些閥偏壓和轉動這些搖臂的方向。因此，在閥關閉過程中，使由於閥彈簧的偏壓力的作用而在凸輪隨動件和搖臂的軸線上所產生的力偶被抵銷。
文檔編號F01L1/18GK1403689SQ02142200
公開日2003年3月19日 申請日期2002年8月30日 優先權日2001年8月30日
發明者伊藤慶太, 龍康武, 新井哲也 申請人:本田技研工業株式會社