內燃機的搖臂組件的製作方法

2023-06-01 21:07:56 2

專利名稱：內燃機的搖臂組件的製作方法
技術領域：
本發明一般地涉及用於內燃機的搖臂組件，而具體地涉及一種內燃機搖臂組件，帶有一簡單、低成本的支承裝置，既可支承也可把每一個別搖臂定位在最佳操作位置上。
背景技術：
對於搖臂的壽命和相關各閥門、各噴油器和其它裝置的操作來說，在內燃機上精確定位搖臂組件都是很重要的。此外，如果在發動機運轉期間必須維持各搖臂和相關裝置的快速運動，內燃機搖臂組件的適當支承就是必不可少的。為搖臂裝置提供良好的對中和必需的支承可能會由於發動機缸蓋的構造而進一步複雜化，每一氣缸採用四隻閥門而不是較為常用的兩隻閥門的發動機設計也對與這些閥門相關的搖臂組件在操作上的支承提出設計方面的挑戰。有些發動機設計要求複雜形狀的搖臂組件支承裝置，以便把搖臂組件裝設在將嚙合推桿或其它連接件的位置上。這種搖臂支承裝置可能複雜到足以使它們的機加工極為昂貴。
一部每一氣缸採用四隻閥門的發動機必須在一相對有限的區域內容放各搖臂和支承裝置。每一搖臂裝在單獨一個支承裝置上會比一對搖臂裝在單獨一個支承裝置上具有較大的靈活性。
先前技術提出過多種用於內燃機的搖臂組件。比如，授予Wells等人的美國專利第4655177號，由本發明的受讓人共同擁有，描述了一種搖臂支承裝置。這種支承裝置包括一種在單獨一根軸上安裝一對搖臂的支座。各搖臂之間的側向間隔選擇得符合與每一搖臂的兩端相接合的各推桿和各閥杆的位置。這種搖臂支承裝置很好地適合於每一氣缸只採用兩隻閥門的一種發動機結構。不過，它將不會在一種既要求每缸四隻閥門又要求搖臂兩端的位置可嚙合現有零部件的發動機結構的情況下有效地工作。
授予Melde-Tuczai等人的美國專利第4732119號公開了用於每缸具有兩隻或更多閥門的內燃機的搖臂支承裝置。每一搖臂單獨裝在一獨立的支承裝置上，不過，這些搖臂是通過與一旋轉凸輪軸上各凸輪的接觸而被直接操縱的，這就嚴峻地提出了一些發動機設計注意事項，不同於在一種壓縮點火發動機中以最佳方式把各搖臂定位和安裝在缸蓋上以操縱每缸四隻閥門。
授予Kasai的美國專利第4721075號公開了用於一種兩閥門發動機結構的單獨安裝的各搖臂支承裝置。
授予Pielstick的挪威專利第79167號公開了一種搖臂支承裝置，安裝和支承能夠操縱四隻閥門的各搖臂。不過，這種複雜的裝置，可能製造費用很高，在單獨一根軸上安裝兩個平行的搖臂，並在一另外的軸上安裝一經過修改的第三搖臂以操縱兩隻閥門。其次，這種裝置無法為最佳地定位和支承可操縱每一發動機氣缸中四隻閥門的所需各搖臂提供低成本的解決辦法。
因而，先前技術一直無法提供能夠裝在發動機缸蓋上的一種簡單的、低成本搖臂支承裝置，以致搖臂組件的各部件能夠嚙合現有的各發動機零部件，從而以最佳方式定位和支承可操縱每一發動機氣缸中四隻閥門所需的各搖臂。存在著對於這樣一種搖臂支承裝置的需要。
發明概要因而本發明的一項主要目的是，克服先前技術的各種缺點並提供一種在發動機缸蓋上單獨地安裝和支承可操縱每一發動機氣缸四隻閥門所需的各搖臂和各相關部件的、簡單而又低成本的搖臂支承裝置。
本發明的另一項目的是，提供一種低成本的燒結加工而成的支承裝置，用於把單獨一個搖臂安裝在相對於一部柴油發動機之中幾個其它搖臂的一個最佳的閥門操縱位置上。
本發明的又一項目的是，提供一種搖臂支承裝置，用於支承一對能夠嚙合於現有各發動機部件以操縱與每一發動機氣缸相關的四隻閥門的搖臂。
前述各項目的實現的方式是，提供一種簡單的低成本搖臂支承裝置，能夠與現有的各發動機閥門操縱部件一起在最佳的各操縱位置上把一對可操縱每一氣缸四隻發動機氣缸閥門的搖臂支承在一發動機缸蓋上面。此搖臂支承裝置包括一固緊於發動機缸蓋的支承座，設計得以偏移關係支承和定位兩個分立的支座和軸件，在每一軸件上裝有一搖臂作往復搖動，搖臂以最佳方式定位以操縱一對發動機氣缸閥門。此支承座是由一種燒結金屬製成的。
其它各項目的和優點將從以下的說明書、權利要求和附圖中顯然可見。
附圖的簡要描述

圖1A是一發動機缸蓋的透視頂視圖，表明裝在缸蓋上的按照本發明的各定位支承座和各搖臂組件，其中顯示一搖臂與一發動機推桿相接觸；圖1B是從與圖1A相反的方向看到的圖1A中發動機缸蓋、各定位支承座和各搖臂組件的透視頂視圖；圖2是一發動機缸蓋的頂視圖，表明根據本發明的三個搖臂組件；圖3是一按照本發明的搖臂組件的分解透視圖；圖4是沿著直線4-4所取的、圖2中發動機缸蓋的橫截面視圖；圖5是沿著直線5-5所取的、圖2中發動機缸蓋的橫截面視圖；以及圖6是沿著直線6-6所取的、圖2中發動機缸蓋的橫截面視圖。
優選實施例的描述可供發動機各部件以最佳效率發揮作用的位置往往受到各種設計考慮的限制，即必須估計到不能挪動或重新定位的其它一些發動機部件的位置。當一臺發動機重新設計以便為每一氣缸裝設四隻閥門來代替通常的兩隻閥門時，某些驅動系統和閥門操作裝置是不可挪動的。這就要求修改其它一些驅動系統和閥門操縱裝置以確保各閥門以最佳效率工作。推桿的位置，比如說，是相對固定的和不可更改的。結果，用以形成各推桿與各閥門之間的驅動連接裝置的各搖臂必須定位得致使一搖臂的一端可以由一推桿接觸，並致使搖臂的另一端接觸操縱每一氣缸相關的四隻閥門中的兩隻所需要的十字頭或其它裝置。各搖臂與現有發動機零部件相嚙合的需要，再結合由發動機缸蓋所提出的空間限制，看來會為每組四隻氣缸閥門所需的一對搖臂規定複雜的支承裝置。本發明為搖臂組件提供低成本支承座，既可安裝支承各單個搖臂的軸件，又為各搖臂提供適當的軸向定位。儘管搖臂支承裝置的形狀顯得複雜些，但這種設計確實可使成本降低，因為此裝置可以燒結成形而不用機加工。本發明的搖臂組件也可以有效地安裝一對搖臂，以致在發動機運轉期間各搖臂可以自由往復搖動並避免與例如各閥簧這種構件相接觸。
本設計採用單獨的各搖臂，各自單獨地裝在其本身的軸和支座上以圍繞此軸的軸線往復搖動。單一的支承裝置支承著操縱與每一氣缸相關的四隻閥門要求的兩個搖臂的各軸和支座。這種結構提供了此前採用各種現有的搖臂支承組件所未達到的靈活性。
現在參照附圖。圖1A和1B表明發動機缸蓋10的兩幅相反的透視圖，缸蓋上面裝有幾部根據本發明的搖臂組件12。在圖1A中，缸蓋是從發動機驅動系統的推桿一側觀看的，而在圖1B中，缸蓋是從發動機驅動系統的閥門一側觀看的。發動機缸蓋相對於發動機驅動系統之中的各主要零件的尺寸和形態不易於有很大的變動。此外，某些驅動部件，比如構成實心推桿16與由搖臂組件12操縱的各排氣閥(未畫出)之間的聯杆的推桿14是相對固定的。儘管在此示出的是實心推桿16及其相關的推桿14，但本發明的搖臂組件也可以有效地與其它一些類似的構件一起使用，比如液壓挺杆之類。因而，本發明的搖臂組件12設計得提供了在各種缸蓋形態和尺寸的範圍之內的各種必需的操作上的連接。其次，各搖臂支承座的形態使得可能精確地把各搖臂定位在發動機缸蓋上面。
每一搖臂組件12包括一對搖臂18和20，圍繞基本上平行於缸蓋縱向軸線的一根軸線往復搖動或樞轉，以便響應發動機驅動系統的運動而抬起和放下吸氣和排氣閥門。在圖1A和1B中可以看出和在其它附圖中可以更為清楚地看出，每一搖臂18或20繞之往復運動的各條軸線並不是同軸的或對齊的，而是彼此稍微有所偏移。各搖臂的這種偏移安裝提供了最大的靈活性，以便把各搖臂安置在將會在每一氣缸帶有四隻閥門的發動機驅動系統中形成各種必需的嚙合連接的位置上。一種支承座22，具有圖示的複雜形狀，製成並固定於缸蓋10。
支承座22的結構可容放一排氣搖臂18，通過一十字頭24連接於兩隻排氣閥門26和28，以及一吸氣搖臂20，通過一十字頭30連接於兩隻吸氣閥門，在圖1A和1B中只畫出一隻閥門32。支承座22可精確地定位搖臂18和20，以致各自能夠形成在其相應推桿14與十字頭件24、30之間的各種必需的驅動連接。在發動機缸蓋上，可供用以容放所有這些構件在其適當的方位上的空間是受到限制的。不過，發明人設計出了一種搖臂組件支承座22，不僅符合所有必要的設計約束條件，而且儘管形狀複雜但成本很低。支承座22，最好是由鐵或鋼製成，不需要作昂貴的機加工，而可以燒結出來。每一排氣搖臂18可以單獨地相對於其對應的吸氣搖臂20安裝在支承座22上面，這在下面將會詳細說明，在圖示的偏移配置中有效地嚙合發動機驅動系統的各推桿和各閥門。
圖2是發動機缸蓋10的一端的頂視圖，表明三個搖臂組件12的位置，每一組件包括一排氣搖臂18和一吸氣搖臂20。排氣搖臂18轉動軸線a相對於吸氣搖臂20轉動軸線b的偏移關係可以在圖2的左端清楚地看到。此外，為形成與各推桿和各閥門十字頭二者的必需的嚙合接觸、同時避開其它各發動機部件而需要的每一排氣搖臂18和每一吸氣搖臂20的不同形態也可在圖2中清楚地看到。各排氣搖臂18稍微大於和在形狀上不同於各吸氣搖臂20。
圖3以分解透視圖表明按照本發明的一種搖臂組件12的各主要部件。把吸氣和排氣搖臂安裝在沿軸向偏移的位置上以致各搖臂在各推桿與各吸氣和排氣閥門之間形成最佳驅動連接的支承座22的形態在圖3中可以清楚地看到。每一支承座22包括一排氣搖臂支承墊23和一吸氣搖臂支承墊29，由一橋接部分27連接起來。設計這種形態目的在於精確地安裝一對搖臂，而且具有當每一搖臂裝在一單獨軸件上時所容許的靈活性。在排氣搖臂支承墊23和在吸氣搖臂支承墊25上面分別裝有兩個支座36和38，每一支座具有一凹下的上表面40、42，曲率半徑定得可以分別容放一基本上圓柱形的軸件44、46。每一軸件44、46剛性地固緊於其相應的支座36、38，並通過支承座22固緊於缸蓋10。支座36和軸件44把排氣搖臂18裝於墊23，而支座38和軸件46把吸氣搖臂20裝於墊25。每一搖臂18、20包括一相應的安裝孔眼48、50。圓柱形軸件44穿過孔眼48以便把搖臂18裝於支座36，而圓柱形軸件46穿過孔眼50以便把搖臂20裝於支座38。各安裝螺栓(未畫出)用來把每一圓柱形軸件44、46剛性地固緊於其相應的支座。螺栓容放孔52和54設置在圓柱形軸件44和46之中與支座36和38之中的螺栓容放孔56和58對齊，因而把各搖臂支承裝置固緊於支承座22，使搖臂18和20正確取向以觸接相應的推桿和一對閥門。
每一搖臂18、20具有一推桿接觸端60、62和一閥門十字頭接觸端64、66。於每一推桿接觸端60、62固緊一搖臂調節螺絲68，最好是用一鎖緊螺帽70。閥門十字頭接觸端64和66分別固緊於十字頭固緊組件72和74。每一十字頭固緊組件最好是包括一搖臂承口76、一O形密封圈78，以及一搖臂端部樞軸80。
圖4表明本發明的搖臂組件沿著圖2中直線4-4的橫截面視圖。這一視圖顯示了吸氣搖臂26和排氣搖臂18相對於閥門34的位置。圖中一蓋罩11，遮住搖臂組件。
圖5表明本發明的搖臂組件沿著圖2中直線5-5的橫截面圖。排氣搖臂18、推桿14和推桿16與排氣閥門26和28之間的連接詳細地示於圖5之中。
圖6表明本發明的搖臂組件沿著圖2中直線6-6的橫截面視圖。吸氣搖臂20、推桿14與吸氣閥門32和34之間通過十字頭30的連接詳細地示於圖6。此外，圖6顯示了用以向軸件46和向吸氣搖臂20供給潤滑劑的潤滑劑通路系統。支承座22和支座38之中的潤滑劑槽道82連通於發動機缸蓋10之中的潤滑劑孔眼84。潤滑劑孔眼84從發動機潤滑劑供應源(未畫出)把潤滑劑傳送到潤滑劑槽道82內並通過一孔口86傳送到軸件46和搖臂20。當搖臂20在軸件46上往復搖動時，潤滑劑流動在軸件46周圍並流到吸氣搖臂20的內側上表面上面。用於排氣搖臂18的軸件44包括一類似的潤滑劑槽道和孔口(未畫出)。
工業實用性本發明的搖臂支承組件的主要用途在於，把吸氣和排氣搖臂安裝在缸蓋上以便在每一發動機氣缸採用四隻閥門的一種內燃機，特別是一種壓縮點火式柴油機的各推桿與各氣缸閥門之間提供必要的操作上的驅動連接。
權利要求
1.一種用於內燃機的搖臂組件，裝在發動機缸蓋上以提供在相關的各發動機推桿與聯接於單獨一發動機氣缸的一對吸氣閥門和一對排氣閥門之間的驅動連接，所述搖臂組件包括(a)一吸氣搖臂，以驅動方式在一端處連接於一推桿和在另一端處連接於此對吸氣閥門；(b)一排氣搖臂，以驅動方式在一端處連接於一推桿和在另一端處連接於此對排氣閥門；(c)一支承座，裝在發動機缸蓋上，包括一吸氣搖臂支承墊部分和一排氣搖臂支承墊部分，由一橋接部分連接起來，其中所述支承座設計得致使吸氣搖臂支承墊部分與排氣搖臂支承墊部分非對稱地偏移開來；(d)一吸氣搖臂支座，裝在構造得便於容放一吸氣搖臂軸的吸氣搖臂支承墊部分上面；以及(e)一排氣搖臂支座，裝在構造得便於容放一排氣搖臂軸的排氣搖臂支承墊部分上面，其中所述吸氣搖臂可樞轉地裝在所述吸氣搖臂軸上和所述排氣搖臂可樞轉地裝在所述排氣搖臂軸上，以致所述吸氣搖臂的樞轉軸向與所述排氣搖臂的樞轉軸向平行地偏移開來，而每一所述搖臂以最佳方式定位，以便在發動機運轉期間在其相關的推桿與一對閥門之間自由地樞轉。
2.如權利要求1所述的搖臂組件，其中所述支承座由燒結金屬製成。
3.如權利要求2所述的搖臂組件，其中所述支承座由鐵或鋼製成。
4.如權利要求2所述的搖臂組件，其中所述吸氣搖臂以驅動方式連接於與一對吸氣閥門連接的一閥門十字頭件，而所述排氣搖臂以驅動方式連接於與一對排氣閥門連接的一閥門十字頭件。
5.如權利要求4所述的搖臂組件，其中所述吸氣搖臂支座和所述吸氣搖臂軸件剛性地固緊於所述吸氣搖臂支承墊部分，以及所述排氣搖臂支座和所述排氣搖臂軸件剛性地固緊於所述排氣搖臂支承墊部分。
6.如權利要求5所述的搖臂組件，其中所述吸氣搖臂支承墊部分和所述吸氣搖臂支座，以及所述排氣搖臂支承墊部分和所述排氣搖臂支座，各自包括潤滑槽道，用於當每一搖臂圍繞其相應的軸件樞轉時向每一所述吸氣搖臂軸件和所述排氣搖臂軸件供給潤滑劑。
7.一種用於內燃機搖臂組件的支承座，此搖臂組件包括一吸氣和一排氣搖臂，每一所述搖臂以一適當的軸向位置裝在所述支承座上處於一最佳操作位置，以提供在一發動機推桿與一對吸氣閥門或一對排氣閥門之間的驅動連接，所述支承具有一種平面形狀，其中所述支承的一吸氣搖臂支承部分相對於一排氣搖臂支承部分定位得致使所述吸氣搖臂支承部分的中心偏移開並不對中於所述排氣搖臂支承部分的中心。
8.如權利要求7所述的支承座，其中所述支承座是由燒結金屬製成的。
9.如權利要求8所述的支承座，其中所述支承座是由鐵或鋼製成的。
10.一種內燃機，包括一驅動系統和連通於缸蓋的多個氣缸，其中每一氣缸具有與之相關的一對吸氣閥門和一對排氣閥門，所述每對吸氣和所述每對排氣閥門由一搖臂組件可操作地連接於發動機驅動系統，其中所述搖臂組件包括(a)一吸氣搖臂，定位得可提供一推桿與一對吸氣閥門之間的連接；(b)一排氣搖臂，定位得可提供一推桿與一對排氣閥門之間的連接；以及(c)一支承座，構造為可把吸氣搖臂裝在一吸氣搖臂支承墊部分，所在的位置與上面裝有一排氣搖臂的一排氣搖臂支承墊部分非對稱地偏移，其中所述吸氣搖臂可樞轉地裝在所述吸氣搖臂支承墊上的一吸氣搖臂支座上面，以及所述排氣搖臂可樞轉地裝在所述排氣搖臂支承墊上的一排氣搖臂支座上面，以致所述吸氣搖臂的樞轉軸向從所述排氣搖臂的樞轉軸向平行地偏移開來，以及每一所述搖臂以最佳方式定位得可在發動機運轉期間，在其相關的推桿與一對閥門之間自由地往復搖動。
11.如權利要求10所述的內燃機，其中所述搖臂組件支承座是由燒結金屬製成的。
12.如權利要求10所述的內燃機，其中所述搖臂組件支承座是由鐵或鋼製成的。
13.如權利要求11所述的內燃機，其中所述吸氣搖臂以驅動方式連接於與一對吸氣閥門連接的一閥門十字頭件，而所述排氣搖臂以驅動方式連接於與一對排氣閥門連接的一閥門十字頭件。
14.如權利要求13所述的內燃機，其中所述吸氣搖臂支座和所述吸氣搖臂軸件剛性地固緊於所述吸氣搖臂支承墊部分，以及所述排氣搖臂支座和所述排氣搖臂軸件剛性地固緊於所述排氣搖臂支承墊部分。
15.如權利要求14所述的內燃機，其中所述吸氣搖臂支承墊部分和所述吸氣搖臂支座，以及所述排氣搖臂支承墊部分和所述排氣搖臂支座，各自包括潤滑槽道，用於當每一搖臂圍繞其相應軸件樞轉時向每一所述吸氣搖臂軸件和所述排氣搖臂軸件供給潤滑劑。
全文摘要
提供一種搖臂組件,用於每一氣缸採用四隻閥門的內燃機,此搖臂組件包括一低成本支承座,由燒結金屬製成,設計得可以支承並以沿軸向偏移的相對位置來精確地定位一吸氣和一排氣搖臂,以便提供各發動機推桿與各氣缸閥門之間的驅動連接。
文檔編號F01M9/10GK1175991SQ96192117
公開日1998年3月11日 申請日期1996年10月16日 優先權日1995年10月31日
發明者R·D·斯韋蘭德, F·M·拉森勒爾 申請人:卡明斯發動機公司