发动机中的阀操纵机构

【技术领域】

本发明涉及一种发动机中的阀操纵机构，该机构包括：凸轮，它与 曲轴结合地进行工作；凸轮随动件，它可转动地安装在发动机主体上， 因此它们的顶端与凸轮处于可滑动的接触之中；摇臂，它们成一体地连 接到凸轮随动件上并且与凸轮随动件共轴线地、可转动地安装在发动机 主体上，因此它们的顶端连接到阀上，而这些阀安装在发动机主体上； 及阀弹簧，它们沿着关闭方向偏压这些阀，因此通过凸轮推动凸轮随动 件来关联地操纵摇臂，从而克服阀弹簧的偏压力而打开这些阀。

【背景技术】

本专利申请人曾经提出了一种传统的发动机阀操纵机构(参见日本 专利申请No.2000-276459)。在这种机构中，直径相对较大的凸轮设 置在发动机主体的一侧上，并且直径相对较小的摇臂和摇臂轴直接设置 在发动机主体上方，因此可以抑制阀操纵机构向上伸出，从而减少了发 动机的整体高度，也就使发动机更加紧凑了。

但是，在这种阀操纵机构中，本发明人发现了下面这些：由于结构 原因，凸轮随动件和摇臂不得不沿着转动轴设置成隔开一段距离；当这 些凸轮随动件倚靠在凸轮的基圆部分上时，并且响应压迫凸轮随动件的 推力释放时，这些阀弹簧的偏压力使这些阀关闭，然后，这些阀向上推 动摇臂，并且使这些摇臂向上摆动，从而把一对力施加在凸轮随动件的 轴线和摇臂轴上；这种力偶引起凸轮随动件和摇臂的转动支撑部分振 动，从而产生了不正常的声音和撞击磨损。

【发明内容】

因此，本发明的目的是提供一种发动机中的阀操纵机构，其中，由 于阀弹簧的偏压力而在凸轮随动件的轴线和摇臂轴上所产生的力偶在阀 关闭过程中被偏离，因此可以防止在凸轮随动件和摇臂的转动支撑部分 上产生不正常的声音或者撞击磨损。

为了实现上面目的，根据本发明，提供了一种发动机中的阀操纵机 构，该机构包括：凸轮，它们与曲轴结合地进行工作；凸轮随动件，它 可转动地支承在摇臂轴上，摇臂轴安装在发动机主体上，因此它们的顶 端与凸轮处于可滑动的接触；摇臂，它们成一体地连接到凸轮随动件上 并且与凸轮随动件共轴线地、可转动地支承在摇臂轴上，摇臂轴安装在 发动机主体上，因此它们的顶端连接到阀上，而这些阀安装在发动机主 体上；及阀弹簧，它们沿着关闭方向偏压这些阀，因此通过凸轮推动凸 轮随动件来关联地操纵摇臂，从而克服阀弹簧的偏压力而打开这些阀， 其中辅助弹簧在压力作用下各自安装在缸盖和凸轮随动件之间，从而以 与下述方向相同的方向偏压凸轮随动件并使之转动，即该方向为，在关 闭这些阀的过程中，这些阀弹簧通过这些阀偏压和转动这些摇臂的方向。

以上述特征，借助于凸轮随动件上的辅助弹簧的偏压力/转动力把沿 着一个方向的力偶施加到凸轮随动件和摇臂的轴线上，并且该力偶抵销 或者减弱了在阀关闭过程中借助于阀弹簧通过阀而偏压和转动摇臂而施 加到凸轮随动件和摇臂的轴线上的力偶。因此避免凸轮随动件和摇臂的 转动支撑部分的振动从而防止产生不正常的声音或者撞击磨损是可能 的。

结合附图的优选实施例的下面描述使本发明的上面的和其它的目 的、特征和优点更加明显。

【附图说明】

图1是包括本发明第一实施例的阀操纵机构的发动机的垂直剖视侧 视图。

图2是图1主体部分的分解图。

图3是图1沿3-3的剖面图。

图4是图3沿4-4的剖面图。

图5是图4沿5-5的剖面图。

图6是图4沿6-6的剖面图。

图7A和7B是与图5相对应的视图，只是示出了阀操纵机构的装配过 程。

图8A和8B是与图6相对应的视图，只是示出了阀操纵机构的装配过 程。

图9是阀操纵机构中从动皮带轮/凸轮组件的正视图。

图10是图9沿10-10的剖面图。

图11是图10沿11-11的剖面图。

图12是沿着图4的线12-12所截取的剖视图。

图13是本发明的第二实施例的阀操纵机构的平面视图。

图14是沿着图13的线14-14所截取的剖视图。

【具体实施方式】

现在，参照附图，借助于优选实施例来描述本发明。

下面，首先描述本发明的第一实施例。参照图1到4和6，发动机E的 发动机主体1包括：曲轴箱2，它具有曲柄室2a；缸体3，它具有一个气 缸3a；缸盖4，它具有燃烧室5和进气口和排气口6和7，进气口和排气口 都通到燃烧室5中。

设置在曲轴腔2a中的曲轴10通过设置在曲轴箱2横向相对侧壁上的 轴承11和11’而支承在曲轴箱2的横向相对的侧壁上。

油箱12在靠近曲轴箱2外侧的地方与曲轴箱2的左侧壁连为一体，曲 轴10的一端以密封不漏油的方式穿过油箱12。

扁平截面的皮带导管13与油箱12的顶壁连为一体，并竖直延伸穿过 顶壁。皮带导管13的下端延伸到位于油箱12中的曲轴10附近。皮带导管 13的上端与缸盖4连为一体，从而与缸盖4共同享有分隔壁14。在缸盖4 的周边和皮带导管13的上端形成一系列的环形密封凸缘15，分隔壁14向 上从密封凸缘15伸出。

在顶盖8的下端面上设有环形密封槽16，顶盖8与缸盖4的上端相连 并与密封凸缘15相对应。在顶盖8的内表面设有直线密封槽17以允许环 形密封槽16的相对两侧相通。环形密封件18安装在环形密封槽16中，直 线密封件19与环形密封件18形成一体并安装在直线密封槽17中。顶盖8 通过螺栓与缸盖4相连，从而使密封凸缘15与环形密封件18压力接触， 并使分隔壁14与直线密封件19压力接触。

皮带导管13和一半顶盖8形成第一阀操纵腔21a。缸盖4和另一半顶 盖8形成第二阀操纵腔21b。阀操纵腔21a和21b由分隔壁14相互分隔开。

分别用于打开和关闭进气口6和排气口7的进气阀22i和排气阀22e平 行于缸孔7a设置在缸盖4中。

下面将对用于打开和关闭进气阀22i和排气阀22e的阀操纵机构23进 行描述。

如图1-6所示，阀操纵机构23包括同步传动装置23a和凸轮装置 23b，同步传动装置23a从油箱12的内部延伸到第一阀操纵腔21a中，凸 轮装置23b从第一阀操纵腔21a延伸到第二阀操纵腔21b中。

同步传动装置23a包括固定在位于油箱12内的曲轴13上的主动皮带 轮24、可转动地支承在皮带导管13上部的从动皮带轮25和穿绕在主动和 从动皮带轮24、25之间的同步皮带26。轮毂30和凸轮29与从动皮带轮25 形成一体，从而形成从动皮带轮/凸轮组件50。凸轮29与从动皮带轮25一 起设置在缸盖4的同一侧。主动和从动皮带轮24和25是带齿的，从而主 动皮带轮24可通过皮带26以1/2的减速比驱动从动皮带轮25。

支承壁27一体形成在皮带导管13的外侧壁上，并向上伸入环形密封 凸缘15内而贴靠顶盖8的内表面或延伸到其附近。支承轴39通过其两端 可转动地支承在位于支承壁27上的通孔28a和位于分隔壁14上的有底孔 28b上。轮毂30可转动地支承在支承轴39的中部。在安装到顶盖8上之前， 支承轴39从通孔28a经从动皮带轮25和凸轮29的轴孔35插入到有底孔28b 中。在插入支承轴39之后，在顶盖8与缸盖4和皮带导管13相连时，顶盖 8的内表面与支承轴39的外端相对，以避免支承轴39滑脱出去。

一对轴承套座31i和31e与缸盖4形成一体，并平行于支承轴39从分隔 壁14向第二阀操纵腔21b伸出。凸轮装置23b包括凸轮29、进气摇臂轴33i 和排气摇臂轴33e、进气凸轮随动件34i和排气凸轮随动件34e、进气摇臂 35i和排气摇臂35e以及进气阀弹簧38i和排气阀弹簧38e，进气摇臂轴和 排气摇臂轴分别可转动地支承在轴承套座31i和31e中的轴承座孔32i和 32e中，进气凸轮随动件和排气凸轮随动件中的每一个都压配合在每个 摇臂轴33i和33e的一端，并向凸轮29延伸，进气摇臂和排气摇臂在第二 阀操纵腔21b中压配合到进气和排气摇臂轴33i和33e的另一端，并向进气 阀22i和排气阀22e延伸，进气阀弹簧和排气阀弹簧安装在进气阀22i和排 气阀22e上，以便于沿关闭方向偏压这些阀22i和22e。进气凸轮随动件34i 和排气凸轮随动件34e设置成使位于其顶端上表面的滑动表面36、36与 凸轮29的下表面滑动接触。进气摇臂35i和排气摇臂35e设置成使通过螺 纹安装在其顶端的调整螺栓37、37贴靠着进气阀22i和排气阀22e的上端。

支承轴39和进气、排气摇臂轴33i和33e设置在缸盖4的环形密封凸缘 15和皮带导管13上端的上方。因此，在拆下顶盖8的情况下，就可在密 封凸缘15的上方安装和拆卸支承轴39和进气、排气摇臂轴33i和33e，而 不会受到密封凸缘15的妨碍，因此具有良好的可装配性并便于维修。

如图5-8所示，邻接面40i和40e分别形成于与滑动表面36、36相对 的进气凸轮随动件34i和排气凸轮随动件34e的后部，并平行于摇臂轴33i 和33e的轴线。邻接面41i和41e分别形成于与调整螺栓37、37的伸出部分 相对的进气摇臂35i和排气摇臂35e的后部。另外，参照面42i和42e以及 参照面43i和43e设置在缸盖4上，在进气凸轮随动件34i和进气摇臂35i向 缸盖的外部和侧部转动时，参照面42i和42e面向邻接面40i和40e，而在 排气凸轮随动件34e和排气摇臂35e向缸盖的外部和侧部转动时，参照面 43i和43e面向邻接面41i和41e。

如果进气凸轮随动件34i和进气摇臂35i围绕进气摇臂轴33i的相位相 互适应时，邻接面40i和41i和参照面42i和43i同时相互贴靠在一起。如果 排气凸轮随动件34e和排气摇臂35e围绕排气摇臂轴33e的相位相互适应 时，邻接面40e和41e和参照面42e和43e同时相互贴靠在一起。所有的参 照面42i、42e、43i和43e都设置在同一高度位置上，因此，它们可同时 进行工作。

为了将进气凸轮随动件34i和进气摇臂35i安装到进气摇臂轴33i上， 首先将进气凸轮随动件34i压配合并固定到摇臂轴33i和33e的一端，并将 摇臂轴33i和33e插入到轴承座孔32i和32e中。然后，如图7B和8B所示， 进气摇臂35从缸盖4向外部和侧部转动，并使邻接面40i和40e与相应的参 照面42i和42e贴靠在一起。在此状态下，如果将进气摇臂35i压配合并固 定到摇臂轴33i和33e的另一端，且同时使其邻接面41i和41e与相应的参 照面43i和43e贴靠在一起，就可使进气凸轮随动件34i和进气摇臂35i围绕 进气摇臂轴33I形成适当的相对相位。当然，也可以同样的方式使排气凸 轮随动件34e和排气摇臂35e围绕排气摇臂轴33e形成适当的相对相位。在 首先将摇臂35i和35e压配合到摇臂轴33i和33e的情况下，也可获得相同 的效果。在装配完毕之后，如图7A和8A所示，凸轮随动件34i和34e以及 摇臂35i和35e就转到位于缸盖4中部的工作位置上。

参照图4和5，辅助弹簧45i和45e在压力作用下各自安装在缸盖4和 进气凸轮随动件34i之间和在缸盖4和排气凸轮随动件34e之间，并且适 合于以与下述方向相同的方向偏压和转动进气凸轮随动件34i和排气凸 轮随动件34e，即该方向为，在关闭进气阀和排气阀22i和22e的过程中， 进气阀弹簧和排气阀弹簧38i和38e通过进气阀和排气阀22i和22e偏压和 转动进气摇臂和排气摇臂35i和35e的方向。每个辅助弹簧45i和45e是扭 转弹簧，它包括：簧圈部分46，它安装在摇臂轴33i和33e中的相应一个 的外边缘上；固定端47，它被固定到缸盖4的固定部分49上；及可移动 端48，它连接到凸轮随动件34i和34e中的相应一个上，从而向上偏压凸 轮随动件34i和34e。

如图9-11所示，凸轮29由与可转动地支承在支承轴39上的圆筒形 轮毂30形成一体的烧结合金构成。在此情况下，轮毂30设置成伸出于凸 轮29的一个端面，并具有位于其顶端外圆周面上的切面30a。在凸轮29 的一个端面设有环绕轮毂30的凹槽51和从凹槽51的底面伸出的径向凸起 52。凹槽51的形状基本上与凸轮29的外圆周面相似，因此，围绕凹槽51 的凸轮29的壁厚基本上是恒定的。

由合成树脂制成的从动皮带轮25与轮毂30和凸轮29模制连接在一 起。在此过程中，轮毂30的外圆周面和切面30a由从动皮带轮的材料也 就是合成树脂所包围，凸轮29的凹槽51中也充满合成树脂。由此而形成 从动皮带轮/凸轮组件。

如图1和2所示，经润滑油注入口12a注入的一定量的润滑油o储存在 油箱12中。一对抛油环55a和55b以压配合或类似的方式固定在位于油箱 40中的曲轴13上，并沿轴向布置在主动皮带轮24的相对两侧。抛油环56a 和56b沿相反的方向径向伸出，并沿使其顶端在轴向相互分离开的方向 弯曲。当曲轴13使抛油环56a和56b转动时，至少一个抛油环56a和56b搅 拌和扩散油箱40中的润滑油o，从而产生油雾，即使在发动机E的任何一 个工作位置也是如此。与此同时，所产生的油雾进入第一阀操纵腔21a 来润滑同步传动装置23a，并循环到曲轴腔6a、第二阀操纵腔21b和油箱 12来润滑曲轴腔2a中的各个部件和凸轮装置22b。

下面将描述该实施例的工作情况。

在曲轴10转动过程中，与其一起转动的主动皮带轮24通过皮带26来 驱动从动皮带轮25和凸轮29，凸轮29使进气和排气凸轮随动件32i和32e 适当摆动。这种摆动通过相应的摇臂轴33i和33e传递给进气和排气摇臂 35i和35e，并使进气和排气摇臂35i和35e摆动。因此，通过与进气和排 气阀弹簧38i和38e一起配合就可适当的打开和关闭进气和排气阀22i和 22e。

在此过程中，凸轮29和轮毂30由产生于油箱12内的油雾进行润滑。 但是，凸轮29和轮毂30由含有无数微孔的烧结合金制成，从而润滑油可 保持在这些微孔中。因此，凸轮29和轮毂30与凸轮随动件34i和34e滑动 接触的部分以及凸轮29和轮毂30在支承轴39上转动和滑动的部分都可有 效地得到润滑，从而避免了磨损，并因此而提高了这些部分的寿命。

而且，轮毂30可转动地支承在支承轴39上，且支承轴39也可转动地 支承在第一阀操纵腔21a的两个相对的侧壁上。因此，在从动皮带轮25 和凸轮29转动过程中，支承轴39也转动并受到摩擦力的摩擦作用，因此 降低了轮毂30和支承轴39之间的转速差。这就减小了转动和滑动部件的 磨损，并提高了转动和滑动部件的寿命。

另外，由主动皮带轮24通过皮带26驱动的从动皮带轮25由合成树脂 制成，因此，尽管其直径较大，但重量却相对较小，因此，减轻了从动 皮带轮/凸轮组件50的重量，并进而减轻了发动机E的重量。

而且，由于从动皮带轮25模制连接到凸轮29和轮毂30上，因此，无 需其它特殊部件就可构成从动皮带轮/凸轮组件50，从而进一步减轻了组 件50的重量。

另外，当从动皮带轮25模制连接到凸轮29和轮毂30上时，轮毂30的 外圆周面和切面30a由从动皮带轮25的材料也就是合成树脂所包围，凸 轮29的凹槽51充满合成树脂，因此，提高了从动皮带轮25和轮毂30以及 凸轮29之间沿转动方向和轴向的连接力。

特别是，由于凹槽51的形状基本上与凸轮29的外圆周面的形状相 同，因此，有效地提高了从动皮带轮25和凸轮29在转动方向的连接力。 而且，由于凸轮29围绕凹槽51的壁厚基本上是恒定的，因此，减小了凸 轮29在烧结过程中的热变形，从而提高了凸轮轮廓形状的精度。

另一方面，当进气凸轮随动件34i和排气凸轮随动件34e各自倚靠在 凸轮29的基圆部分上时，并且响应作用在凸轮随动件上的向下推力的释 放时，进气阀22i和排气阀22e借助于进气阀弹簧38i和排气阀弹簧38e的 偏压力来关闭，然后进气阀22i和排气阀22e向上推动摇臂35i和35e，并 且使这些摇臂绕着它们的轴线进行振动，从而作用在每个摇臂轴33i和 33e的一端上，从而向上推它们，并且把力偶Ma施加到摇臂轴33i和33e 上，如图12所示。

但是，凸轮随动件34i和34e向上推动摇臂轴33i和33e的另一端，同 时借助于辅助弹簧45i和45e向上偏压和转动这些凸轮随动件。因此，施 加到摇臂轴33i和33e上的力偶Mb(参见图12)使力偶Ma被抵销或者减弱。 其结果是，摇臂轴33i和33e全部被推靠在轴承孔32i和32e的上表面上， 因此有可能避免由于力偶所产生的振动并且防止产生不正常的声音和撞 击磨损。

直径较大的凸轮29与从动皮带轮25一起设置在缸盖4的同一侧，且 只有进气和排气摇臂35i和35e以及直径较小的进气和排气摇臂轴33i和 33e直接设置在缸盖4的上方。因此，阀操纵机构23不能在缸盖4的上方 较大地外伸，因此就减小了发动机E的整体高度，并进而使发动机E结构 紧凑。

在装配凸轮随动件34i和34e和摇臂35i和35e的过程中，固定在摇臂 轴33i和33e相对两端的凸轮随动件34i和34e和摇臂35i和35e使其邻接面 40i和40e与缸盖4的参照面42i、42e、43i和43e贴靠在一起，从而使摇臂 轴33i和33e周围的进气凸轮随动件34i和进气摇臂35i形成适当的相位。因 此，通过转动凸轮29就可同步地打开和关闭进气和排气阀22i和22e。

特别是，在装配过程中，将每个凸轮随动件34i和34e压配合到每个 摇臂轴33i和33e的一端，并将摇臂轴33i和33e安装到轴承套座31i和31e的 轴承座孔32i和32e中，然后，将摇臂35i和35e压配合到摇臂轴33i和33e的 另一端。与此同时，摇臂35i和35e的邻接面41i和41e压配合到相应的参 照面43i和43e上，并贴靠在相应的参照面43i和43e上。因此，在将凸轮 随动件34i和34e和摇臂35i和35e连接到摇臂轴33i和33e上的同时，可使凸 轮随动件34i和34e和摇臂35i和35e形成适当的相位，因此质量和生产率 都是令人满意的。

本发明的第二实施例将参照图13和图14进行描述。

在第二实施例中，进气凸轮随动件34i和进气摇臂35i成一体地由钢 板形成，并且排气凸轮随动件34e和排气摇臂35e也成一体地由钢板形 成。进气凸轮随动件34i和进气摇臂35i及排气凸轮随动件34e和排气摇 臂35e各自具有一对相互相对的支撑壁60和60’。连接部分61将支撑壁60 和60’相互连接起来。支撑壁60和60’设置成将缸盖4的相应轴承套座31i 或者31e夹在当中，并且可转动地安装在摇臂轴33i和33e的相对端部上， 而这些摇臂轴支撑轴承套座31i和31e上。此外，在本实施例中，辅助弹 簧45i和45e在压力作用下各自安装在进气凸轮随动件和排气凸轮随动件 34i和34e之间和在支承凸台31i和31e之间，从而以与下述的方向相同的 方向偏压和转动进气凸轮随动件和排气凸轮随动件34i和34e，即该方向 为，在关闭进气阀和排气阀22i和22e的过程中，进气阀弹簧和排气阀弹 簧38i和38e偏压和转动进气摇臂和排气摇臂35i和35e的方向。每个辅助 弹簧45i和45e是扭转卷簧，它包括簧圈部分46，该部分46安装在摇臂轴 33i和33e中的相应一个的外缘上。

在关闭进气阀和排气阀22i和22e的过程中，借助于辅助弹簧45i和 45e的偏压力而施加到摇臂轴33i和33e上的力偶Mb使由于进气阀弹簧和 排气阀弹簧38i和38e的偏压力的作用而在摇臂轴33i和33e上所产生的力 偶Ma被抵销或者减弱。

在图13和14中，其它结构基本上与第一实施例的相同，因此与第一 实施例相对应的部分或者零件用相同的标号来表示，并且省略它的描 述。

尽管上面对本发明的实施例进行了详细的描述，但显然本发明并不 局限于上述的具体实施方式，在不脱离本发明宗旨和权利要求所限定的 范围的情况下，本发明还可有多种的变型。