專利名稱：定向杠桿頂閥系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及一種內(nèi)燃機(jī)，尤其是涉及一種可以控制閥關(guān)閉的定向杠桿頂閥系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
眾所周知，在頂置氣門式發(fā)動(dòng)機(jī)的閥操作系統(tǒng)中，通過V形凸輪隨動(dòng)件結(jié)合推桿和搖桿，就可以控制閥的運(yùn)動(dòng)。授予給Everts的美國專利US5357917就是這樣的一個(gè)例子。但Everts的美國專利是在凸輪和閥之間運(yùn)行的元件的復(fù)雜結(jié)合。
發(fā)明簡述本發(fā)明提供了一種定向杠桿頂閥系統(tǒng)，設(shè)計(jì)成基于凸輪旋轉(zhuǎn)直接控制閥的運(yùn)行。定向杠桿頂閥系統(tǒng)尤其適用于通過將凸輪旋轉(zhuǎn)直接轉(zhuǎn)換到閥桿來簡化閥的運(yùn)行。
定向杠桿系統(tǒng)可以利用一對大體為L形的杠桿，每一個(gè)杠桿都帶有位于第一杠桿臂上的凸輪隨動(dòng)件表面和位于第二杠桿臂上的閥操作表面。所述杠桿可以套起來并且可繞著同一樞軸運(yùn)動(dòng)。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例提供了一種頂置氣門式發(fā)動(dòng)機(jī)，其包括具有外端的氣缸孔；曲軸組件，曲軸組件包括基本上為直的曲軸，偏心地安裝在曲軸上的基本為圓柱形的軸頸，可旋轉(zhuǎn)地安裝在軸頸上的單一件連桿，安裝在曲軸上的平衡重，以及安裝在曲軸上的正時(shí)齒輪。該發(fā)動(dòng)機(jī)還包括具有凸輪面和位于氣缸孔外端內(nèi)側(cè)的軸線的凸輪軸；兩個(gè)具有打開和關(guān)閉位置的閥；兩個(gè)閥桿，每個(gè)閥桿與一個(gè)閥相連；兩個(gè)基本上為L形并且可樞轉(zhuǎn)地安裝的閥操作杠桿，每個(gè)杠桿包括具有與凸輪面接觸的凸輪隨動(dòng)件的第一端，杠桿繞其樞轉(zhuǎn)的樞轉(zhuǎn)軸線，以及與閥桿接觸的閥臂，凸輪面引起的杠桿運(yùn)動(dòng)使杠桿樞轉(zhuǎn)，并使閥臂下壓閥桿，從而打開閥。
本發(fā)明還提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)的定向杠桿系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括具有外端的氣缸孔；具有至少一個(gè)凸輪面和位于氣缸孔外端內(nèi)側(cè)的軸線的凸輪組件；兩個(gè)具有打開和關(guān)閉位置的閥；兩個(gè)閥桿，每個(gè)閥桿與一個(gè)閥相連。所述定向杠桿系統(tǒng)還包括兩個(gè)基本上為L形并且可樞轉(zhuǎn)地安裝的閥操作杠桿，每個(gè)杠桿包括具有與凸輪突出部接觸的凸輪隨動(dòng)件的第一杠桿臂，杠桿繞其樞轉(zhuǎn)的樞轉(zhuǎn)軸線，以及與閥桿接觸的閥臂，凸輪突出部引起的杠桿運(yùn)動(dòng)使杠桿樞轉(zhuǎn)，并使閥臂下壓閥桿，從而打開閥。
杠桿的樞轉(zhuǎn)軸線可以重合。另外，定向杠桿系統(tǒng)可以用一對大致L型的杠桿，它們不能相互嵌套，可繞著不同的但基本平行的樞軸運(yùn)動(dòng)。
本發(fā)明還提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸組件，其包括基本為直的曲軸，偏心地安裝在曲軸上的基本為圓柱形的軸頸，可旋轉(zhuǎn)地安裝在軸頸上的連桿，安裝在曲軸上的平衡重，以及安裝在曲軸上的正時(shí)齒輪。
本發(fā)明還提供一種制造發(fā)動(dòng)機(jī)用的具有所需連桿形狀和所需厚度的連桿的方法，該方法包括擠壓出橫截面與所需連桿形狀相同并且包括一個(gè)擠壓孔的材料棒；將所述棒切割成所需厚度的基本上相同的板件；以及在每個(gè)板件上精加工至少兩個(gè)孔。
圖1是本發(fā)明頂置氣門式發(fā)動(dòng)機(jī)的剖視圖；圖2是圖1中頂置氣門式發(fā)動(dòng)機(jī)的端視圖；圖3是圖1中頂置氣門式發(fā)動(dòng)機(jī)去掉發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)座的底視圖；圖4是圖1本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中頂置氣門式發(fā)動(dòng)機(jī)的定向杠桿系統(tǒng)的透視圖；圖5是圖1中頂置氣門式發(fā)動(dòng)機(jī)的凸輪、帶有配重的曲軸、偏心輪和連桿的透視圖；圖6是圖5中連桿的平面圖；圖7是圖1本發(fā)明另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中頂置氣門式發(fā)動(dòng)機(jī)的定向杠桿系統(tǒng)的透視圖；圖8是圖1本發(fā)明另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中頂置氣門式發(fā)動(dòng)機(jī)的定向杠桿系統(tǒng)的透視圖；圖9是圖1中頂置氣門式發(fā)動(dòng)機(jī)去掉發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)座的另一個(gè)實(shí)施例的底視圖；圖10是制造圖6中連桿的工藝簡圖。
具體實(shí)施例方式
在詳細(xì)解釋本發(fā)明的實(shí)施例之前，應(yīng)該能夠理解本發(fā)明并不局限于下列附圖和實(shí)施例中的構(gòu)件排布和結(jié)構(gòu)設(shè)置。本發(fā)明能夠通過多種方式得以實(shí)施。而且也能夠理解這里所使用的措辭和技術(shù)術(shù)語都是為了描述，而不應(yīng)該理解為是一種限定，“包括”和“包含”的使用以及這里的不同實(shí)施例都是意味著包括此之后的所有部件以及附加的部件。
圖1是頂置氣門式發(fā)動(dòng)機(jī)10的剖視圖。頂置氣門式發(fā)動(dòng)機(jī)包括發(fā)動(dòng)機(jī)殼體15，該殼體又包括曲軸箱20和氣缸孔24。應(yīng)該注意的是，在這里，“外”指的是遠(yuǎn)離曲軸箱20的方向，“內(nèi)”指的是朝向曲軸箱20的方向，氣缸孔24具有一個(gè)外端32，此處，氣缸孔24與氣缸蓋28接觸。氣缸蓋28安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)殼體15上使氣缸蓋28能夠封閉氣缸孔24的外端32。在另一個(gè)實(shí)施例中，氣缸蓋28和發(fā)動(dòng)機(jī)殼體做成一體。氣缸蓋28包括一個(gè)燃燒室36，此處，氣缸蓋28封閉氣缸孔24。在氣缸蓋28上位于燃燒室36和進(jìn)氣集合管(未示出)之間的一個(gè)進(jìn)氣閥口(未示出)包含進(jìn)氣閥座(未示出)。在氣缸蓋28上位于燃燒室36和排氣集合管(未示出)之間的一個(gè)排氣閥口(未示出)包含排氣閥座(未示出)。
頂置氣門式發(fā)動(dòng)機(jī)10還包括一個(gè)排氣閥44，當(dāng)排氣閥44位于排氣閥座40之內(nèi)時(shí)，能夠限定一個(gè)關(guān)閉的位置以關(guān)閉排氣閥。當(dāng)排氣閥44離開排氣閥座40時(shí)，能夠限定一個(gè)打開的位置，這樣就從燃燒室36經(jīng)過排氣閥口到排氣集合管提供了一條通路。
頂置氣門式發(fā)動(dòng)機(jī)10還包括一個(gè)進(jìn)氣閥(未示出)，當(dāng)進(jìn)氣閥位于進(jìn)氣閥座之內(nèi)時(shí)，能夠限定一個(gè)關(guān)閉的位置以關(guān)閉進(jìn)氣閥口。當(dāng)進(jìn)氣閥離開進(jìn)氣閥座時(shí)，能夠限定一個(gè)打開的位置。這樣就從進(jìn)氣集合管經(jīng)過進(jìn)氣閥口到燃燒室36提供了一條通路。進(jìn)氣和排氣閥口通常設(shè)置在垂直于曲軸軸線的平面上。在其它的實(shí)施例中，所述閥口也可以有其他的形式。進(jìn)氣閥和排氣閥彼此之間互成角度，從而形成一個(gè)封頂式的燃燒室36。在其它的實(shí)施例中，所述進(jìn)氣閥和排氣閥也可以平行于氣缸孔24。
頂置氣門式發(fā)動(dòng)機(jī)10還包括帶有基端和末端的排氣和進(jìn)氣閥閥桿48，52(參考圖3)。排氣和進(jìn)氣閥閥桿48，52在基端被分別連接到排氣閥44和進(jìn)氣閥。閥桿帽56，60分別覆蓋排氣和進(jìn)氣閥閥桿的末端，排氣和進(jìn)氣閥閥桿48，52連同閥桿帽56，60或者其他間隙調(diào)節(jié)件形成一個(gè)閥桿組件。
頂置氣門式發(fā)動(dòng)機(jī)10還包括圍繞著每一個(gè)閥桿48，52的壓縮彈簧(未示出)和彈簧座49，51，當(dāng)閥沒有移動(dòng)的時(shí)候，用于提供一種偏壓力保持每個(gè)閥處于關(guān)閉位置。當(dāng)閥處于打開位置的時(shí)候，所述彈簧還能提供力使閥系統(tǒng)構(gòu)件之間保持接觸。
頂置氣門式發(fā)動(dòng)機(jī)10還包括一個(gè)具有下端或裙端68的圓柱形活塞64(參見圖1)。在氣缸孔24內(nèi)，活塞64可以往復(fù)平移運(yùn)動(dòng)。
參考圖1到5，頂置氣門式發(fā)動(dòng)機(jī)10還包括一個(gè)可旋轉(zhuǎn)地安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)殼體15中的曲軸組件72，它基本位于曲軸箱20以內(nèi)(參看圖1)。當(dāng)在發(fā)動(dòng)機(jī)殼體15中旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，曲軸組件72限定了一個(gè)轉(zhuǎn)速。曲軸組件72最好是包括一個(gè)基本上是直的滾花軸76來進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。所述軸76是通過兩個(gè)曲軸軸頸80，84支撐。組合飛輪/冷卻風(fēng)扇88安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)殼體15外側(cè)所述軸76的一端(參見圖2)，所述軸76的另一端驅(qū)動(dòng)類似剪草機(jī)刀刃、線性切割機(jī)、泵、或發(fā)電機(jī)(未示出)的裝置。
曲軸組件72還包括偏心地安裝在所述軸上的基本為圓柱形的軸頸或偏心輪92(參見圖5)。偏心輪92安裝在軸76上，這樣偏心輪92與軸76同時(shí)旋轉(zhuǎn)。在偏心輪92的外邊緣還設(shè)置有一個(gè)軸頸面96。
在另一實(shí)施例中，曲軸組件72還可以包括一個(gè)多組件曲軸，或者偏心輪92和曲軸76形成一體。在其他的實(shí)施例中，偏心輪92也可以被其他更合適的結(jié)構(gòu)所替代，或者是使用現(xiàn)有的曲軸。
參考圖1和6，曲軸組件72還可以包括一個(gè)單一件擠壓連桿100(參看圖6)，它可旋轉(zhuǎn)地安裝在偏心輪92上。在一個(gè)實(shí)施例中，連桿100可以是模鑄成形或者其他合適的方法制成。在另一個(gè)實(shí)施例中，連桿100也可以制成多件形式。所述連桿100包括帶有內(nèi)支承面108(參看圖6)的軸頸孔104，內(nèi)支承面108可以和偏心輪92(參看圖1)的軸頸面96滑動(dòng)地配合。連桿100的活塞端112包括活塞端孔116，并被連接到活塞64的裙端68(參看圖1)?？?18可以用來減少連桿100的重量。活塞銷120穿過連桿100的活塞端孔116(參看圖6)，將連桿100的活塞端部112錨定到活塞64的裙端68(參看圖1)。
連桿100可以由圖10那樣制成。連桿原料121被從擠壓機(jī)123中擠壓出來，然后采用鋸126或者其他合適切割裝置橫向切割成基本上相同厚度的板件125。連桿100在擠壓過程中最好是包括一個(gè)粗制的軸頸孔104和孔118。這樣軸頸孔104接著被精加工，活塞端孔116通過鉆孔器127鉆孔成型并被精加工，從而形成單一件連桿100。在另一個(gè)實(shí)施例中，所述擠壓過程可以有兩個(gè)孔或者沒有孔，在擠壓過程后，所述孔都被精加工。
參考圖1，頂置氣門式發(fā)動(dòng)機(jī)10還包括在發(fā)動(dòng)機(jī)殼體15中的槽122，以通過單一件連桿100調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)15的組件。
曲軸組件72還可以包括安裝在軸76上的平衡重124(參看圖5)，用于平衡由于活塞64和連桿100往復(fù)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的力。平衡重124可以和軸76同時(shí)旋轉(zhuǎn)。
曲軸組件72還可以包括安裝在軸76上的正時(shí)齒輪136。正時(shí)齒輪136通過一個(gè)鍵128和鍵槽132配合固定在軸76上(參看圖5)。這樣正時(shí)齒輪136可以和軸76同時(shí)旋轉(zhuǎn)，而且和曲軸組件72的轉(zhuǎn)速相同。其中正時(shí)齒輪136可以包括多個(gè)齒140。
參考圖1，3和5，頂置氣門式發(fā)動(dòng)機(jī)10包括一個(gè)凸輪組件144，它可旋轉(zhuǎn)地安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)殼體15上，并具有位于氣缸孔24外端32內(nèi)側(cè)的軸線。
凸輪組件144還包括一個(gè)凸輪齒輪152。凸輪齒輪152包括與正時(shí)齒輪136的齒140相嚙合的多個(gè)齒156，這樣正時(shí)齒輪136就可以直接驅(qū)動(dòng)凸輪齒輪152。凸輪齒輪152的齒數(shù)156為正時(shí)齒輪136的兩倍，所以凸輪齒輪152的轉(zhuǎn)速為正時(shí)齒輪136的一半。在另一個(gè)實(shí)施例中(未示出)，在凸輪齒輪152和正時(shí)齒輪136之間可以應(yīng)用一個(gè)空轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)，這樣正時(shí)齒輪136驅(qū)動(dòng)空轉(zhuǎn)齒輪，空轉(zhuǎn)齒輪又驅(qū)動(dòng)凸輪齒輪152。
凸輪組件144還包括一個(gè)凸輪軸轂148，它與凸輪齒輪152形成單一件。凸輪組件144可旋轉(zhuǎn)地安裝在壓入發(fā)動(dòng)機(jī)殼體15中的銷150上。凸輪軸轂148安裝在銷150端部并可繞著該端部旋轉(zhuǎn)。在另一個(gè)實(shí)施例中，凸輪組件144還包括旋轉(zhuǎn)地安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)殼體15上的凸輪軸。而在另一個(gè)實(shí)施例中，凸輪齒輪152和凸輪軸轂148可以是分開的構(gòu)件。
凸輪組件144還包括一個(gè)凸輪突出部160，它與凸輪齒輪152形成單一件并與其同時(shí)旋轉(zhuǎn)。凸輪突出部160包括一個(gè)凸輪面164。在一個(gè)實(shí)施例中，凸輪組件144可以包括多個(gè)凸輪突出部160，而每個(gè)凸輪突出部160都可以有產(chǎn)生不同的閥運(yùn)動(dòng)特性的不同形狀、大小、半徑、或定向。在另一個(gè)實(shí)施例中，凸輪突出部160和凸輪齒輪152可以為單獨(dú)的構(gòu)件和/或不同的材料。
參考圖3和4，頂置氣門式發(fā)動(dòng)機(jī)10還包括疊置的并且通常為L形的排氣和進(jìn)氣閥操作杠桿168，172。每個(gè)杠桿168，172都包括具有凸出的凸輪隨動(dòng)件180的第一杠桿臂176，凸輪隨動(dòng)件180和凸輪面164相接觸。
每個(gè)杠桿168，172都包括一對對齊的樞軸孔184，限定了杠桿168，172繞其樞轉(zhuǎn)的樞轉(zhuǎn)軸線188。杠桿168，172的樞轉(zhuǎn)軸線188是重合的，如圖2和4所示。每個(gè)杠桿168，172通過樞轉(zhuǎn)銷192可樞轉(zhuǎn)地安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)10上(參看圖1和2)。
一個(gè)扭轉(zhuǎn)彈簧194環(huán)繞樞轉(zhuǎn)銷192并且與每個(gè)杠桿168，172相配合，這樣每個(gè)杠桿168，172就被偏壓以使凸輪隨動(dòng)件180保持在凸輪面164上。在一個(gè)實(shí)施例中，也可以用延伸彈簧、壓縮彈簧和其他偏壓裝置來替代扭轉(zhuǎn)彈簧194的偏壓力。在另一個(gè)實(shí)施例中，也可以使用更大力的閥桿壓縮彈簧來偏壓閥桿組件或杠桿，這樣就不需要使用扭轉(zhuǎn)彈簧或其他偏壓裝置。
每個(gè)杠桿168，172可以包括與閥桿帽60，56分別接觸的閥臂196，200(參看圖3)。這樣杠桿168，172的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)就會(huì)使閥臂196，200下壓閥桿帽60，56，從而下壓閥桿52，48和閥。使用不同厚度的閥桿帽56，60來消除閥桿48，52和杠桿172，168的閥臂196，200之間的間隙。在另一個(gè)實(shí)施例中，間隙調(diào)節(jié)件可以包括螺釘201和鎖緊螺母203，如圖7所示，也可以有或者沒有閥桿帽56，60。
最好如圖4所示，每個(gè)杠桿168，172都由兩個(gè)沖壓件204，208和管212構(gòu)成，這三個(gè)構(gòu)件204，208，212被電阻焊接形成杠桿168，172。杠桿168，172可以有不同的形式，也可以由不同的方法制成。例如，杠桿168，172也可以由單個(gè)沖壓件形成(參看圖7)。如果所需的閥運(yùn)動(dòng)特性需要杠桿168，172各不相同，排氣和進(jìn)氣杠桿168，172并不需要相互相同。
如圖1和3所示，在頂置氣門式發(fā)動(dòng)機(jī)10的運(yùn)行中，火花塞216的火花引起燃燒室36內(nèi)的壓縮燃料/空氣混合物的燃燒，從而產(chǎn)生燃燒氣體的膨脹，使活塞64離開氣缸孔外端32向內(nèi)運(yùn)動(dòng)，這樣活塞64沿著向內(nèi)方向的運(yùn)動(dòng)推動(dòng)連桿100向內(nèi)運(yùn)動(dòng)，連桿100滑動(dòng)地推動(dòng)偏心輪92，由于偏心輪92偏心地安裝在軸76上，從而能夠有效地引起軸76的旋轉(zhuǎn)。當(dāng)軸76旋轉(zhuǎn)時(shí)，正時(shí)齒輪136隨同一起旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)的正時(shí)齒輪136驅(qū)動(dòng)凸輪齒輪152，凸輪齒輪152又使凸輪突出部160一起旋轉(zhuǎn)。
當(dāng)排氣杠桿168的凸輪隨動(dòng)件180在旋轉(zhuǎn)凸輪表面164上滑動(dòng)時(shí)，凸輪突出部160的輪廓增大部使凸輪隨動(dòng)件180向外運(yùn)動(dòng)。而排氣杠桿168的凸輪隨動(dòng)件180的這種向外運(yùn)動(dòng)使杠桿168繞著其樞轉(zhuǎn)軸線188樞轉(zhuǎn)，從而使杠桿168的閥臂200向內(nèi)運(yùn)動(dòng)。而閥臂200的向內(nèi)運(yùn)動(dòng)下壓閥桿帽56，并克服排氣閥壓縮彈簧的偏壓力下壓排氣閥桿48和排氣閥44。當(dāng)排氣閥44打開時(shí)，曲軸組件72繼續(xù)旋轉(zhuǎn)使活塞64向上運(yùn)動(dòng)，從而推動(dòng)燃燒氣體經(jīng)過排氣閥44，到達(dá)排氣集合管。當(dāng)凸輪突出部160繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，凸輪突出部160的輪廓減小部和凸輪隨動(dòng)件180接觸，排氣杠桿168在排氣杠桿扭轉(zhuǎn)彈簧偏壓力的作用下開始返回其原始位置。同時(shí)，排氣閥44在排氣閥壓縮彈簧偏壓力的作用下返回其原始關(guān)閉位置。
凸輪突出部160繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，使進(jìn)氣杠桿172的凸輪隨動(dòng)件180接觸凸輪突出部160的輪廓增大部，凸輪隨動(dòng)件180再次向外運(yùn)動(dòng)，使進(jìn)氣杠桿172繞著其樞轉(zhuǎn)軸線188樞轉(zhuǎn)，帶動(dòng)進(jìn)氣杠桿172的閥臂196下壓閥桿帽60，并克服進(jìn)氣閥壓縮彈簧的偏壓力下壓進(jìn)氣閥桿52和進(jìn)氣閥。當(dāng)活塞64由連桿100、偏心輪92、和軸76的牽引離開氣缸孔24的外端32時(shí)，打開進(jìn)氣閥使燃料/空氣混合物從活塞64上方的進(jìn)氣集合管進(jìn)入到氣缸孔24。當(dāng)凸輪突出部160繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，凸輪突出部160的輪廓減小部和凸輪隨動(dòng)件180接觸，進(jìn)氣杠桿172在進(jìn)氣杠桿扭轉(zhuǎn)彈簧偏壓影響的作用下返回其原始位置。結(jié)果，進(jìn)氣閥在進(jìn)氣閥壓縮彈簧偏壓影響的作用下返回其關(guān)閉位置。
最后，軸76繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，使活塞64向氣缸孔24的外端32移動(dòng)，壓縮燃料/空氣混合物，并且重復(fù)所述過程。
頂置氣門式發(fā)動(dòng)機(jī)的定向杠桿系統(tǒng)可以省掉很多現(xiàn)有技術(shù)的構(gòu)件設(shè)計(jì)。從氣缸孔外端向內(nèi)設(shè)置并直接由正時(shí)齒輪驅(qū)動(dòng)的凸輪組件不需要在頂置氣門式發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸和凸輪之間的正時(shí)鏈條或正時(shí)帶以及相關(guān)的張緊裝置。從氣缸孔外端向內(nèi)設(shè)置的凸輪還可以消除頂置凸輪發(fā)動(dòng)機(jī)固有的潤滑問題，從而降低發(fā)動(dòng)機(jī)的制造成本。從氣缸孔外端向內(nèi)設(shè)置的凸輪還可以消除鏈條或帶彈性的負(fù)面動(dòng)態(tài)效應(yīng)。
另外，定向杠桿系統(tǒng)還可以省掉現(xiàn)有技術(shù)中頂置氣門式發(fā)動(dòng)機(jī)必不可少的凸輪隨動(dòng)件、推桿和搖臂。由于扭轉(zhuǎn)彈簧力可以抵消每個(gè)閥操作杠桿的慣性力，所以閥桿壓縮彈簧可以更小，而且由于壓縮彈簧只需要抵消所述閥、閥桿、閥蓋和閥擋塊的慣性力而不是整個(gè)閥系統(tǒng)的質(zhì)量，所以定向杠桿系統(tǒng)的成本很低。另外，帶有扭轉(zhuǎn)彈簧的定向杠桿系統(tǒng)減少了作用于閥組件上的力，這樣就不需要進(jìn)行閥桿和閥桿帽的熱處理，從而可以使用更小的壓縮彈簧座。
所述四循環(huán)過程必須很迅速。例如，以3600rpm速度運(yùn)行的頂置氣門式發(fā)動(dòng)機(jī)10需要每個(gè)閥每秒打開和關(guān)閉30次。結(jié)果，閥的構(gòu)件和閥自身都必須快速響應(yīng)凸輪突出部160的旋轉(zhuǎn)。閥系統(tǒng)的自然頻率應(yīng)該滿足一個(gè)最小值，以允許使用閥的加速運(yùn)動(dòng)特性，加速運(yùn)動(dòng)特性的必要的以獲得良好的發(fā)動(dòng)機(jī)性能，同時(shí)促進(jìn)穩(wěn)定的閥系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性。
閥系統(tǒng)的自然頻率與系統(tǒng)剛度和系統(tǒng)有效質(zhì)量的比的平方根成正比。其中有效質(zhì)量包括閥組件的平移質(zhì)量和杠桿的旋轉(zhuǎn)慣性。所以具有足夠高剛度和較低有效質(zhì)量的系統(tǒng)會(huì)對閥的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂啤?br>
定向杠桿系統(tǒng)提供了一種廉價(jià)的高剛度、低有效質(zhì)量的杠桿，從而獲得所需的閥系統(tǒng)自然頻率，使發(fā)動(dòng)機(jī)性能良好，動(dòng)態(tài)特性穩(wěn)定。而且還減少了發(fā)動(dòng)機(jī)的制造成本。
在圖7所示的一個(gè)實(shí)施例中，杠桿168，172以單一件形式制造(例如沖壓)，從而能夠保證上面優(yōu)選設(shè)計(jì)的重要結(jié)構(gòu)性構(gòu)件和運(yùn)行。
在圖8所示的另一個(gè)實(shí)施例中，優(yōu)選實(shí)施例中的單獨(dú)凸輪突出部160可以用分開的凸輪突出部220，224所替換。在這個(gè)實(shí)施例中，凸輪突出部220，224不同的半徑和定位方向能夠改變所控制的每個(gè)閥的運(yùn)動(dòng)。在某些環(huán)境下，可以使閥打開不同的時(shí)間長度或者以不同的速率打開或關(guān)閉閥。另外，在另一個(gè)實(shí)施例中(未示出)，杠桿可以是相同的但不必相同，不同的杠桿設(shè)計(jì)可以使閥具有不同的打開特性。
在圖9所示的另一個(gè)實(shí)施例中，杠桿168，172布置成可以繞分開的但基本上平行的樞轉(zhuǎn)軸線228，232樞轉(zhuǎn)。這樣杠桿168，172的運(yùn)動(dòng)就基本不會(huì)相互影響了。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)動(dòng)機(jī)的定向杠桿系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括具有外端的氣缸孔；具有至少一個(gè)凸輪面和位于氣缸孔外端內(nèi)側(cè)的軸線的凸輪組件；兩個(gè)具有打開和關(guān)閉位置的閥；兩個(gè)閥桿組件，每個(gè)閥桿組件包括一個(gè)和閥相連的閥桿；基本上封閉所述外端的氣缸蓋，所述閥位于氣缸蓋內(nèi)；兩個(gè)可樞轉(zhuǎn)地安裝的閥操作杠桿，每個(gè)杠桿包括具有與凸輪面接觸的凸輪隨動(dòng)件的第一杠桿臂，杠桿繞其樞轉(zhuǎn)的樞轉(zhuǎn)軸線，以及閥臂，凸輪面引起的杠桿運(yùn)動(dòng)使杠桿樞轉(zhuǎn)，并使閥臂下壓閥桿，從而打開閥。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括閥桿組件偏壓裝置。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括與閥桿偏壓裝置分開的杠桿偏壓裝置。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)杠桿的樞轉(zhuǎn)軸線重合。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)杠桿的樞轉(zhuǎn)軸線基本上平行。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)杠桿由單一件形成。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)杠桿由兩個(gè)沖壓件和一個(gè)管形成。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)杠桿通過電阻焊接形成。
9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括兩個(gè)安裝在凸輪軸上的凸輪突起部，每個(gè)凸輪突起部都具有一個(gè)凸輪面，每個(gè)第一杠桿臂與不同的凸輪面相接觸。
10.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)杠桿通常為L形。
11.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)殼體和安裝在所述殼體上的銷，所述凸輪組件可旋轉(zhuǎn)地安裝在銷上。
12.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)閥桿都具有縱軸線，閥桿軸線基本上互相平行。
13.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)閥桿都具有縱軸線，閥桿軸線互相交叉。
14.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)閥桿都具有縱軸線，閥桿軸線為斜線。
15.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述樞轉(zhuǎn)軸線位于第一杠桿臂和閥臂之間。
16.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括一個(gè)間隙調(diào)節(jié)裝置。
17.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，間隙調(diào)節(jié)裝置為閥桿帽。
18.一種制造發(fā)動(dòng)機(jī)用的具有所需連桿形狀和所需厚度的連桿的方法，該方法包括擠壓出橫截面與所需連桿形狀相同的材料棒；以及將所述棒切割成所需厚度的基本上相同的板件。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括在每個(gè)板件上精加工至少兩個(gè)孔。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，擠壓操作包括擠壓出一個(gè)孔。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括精加工擠壓出的孔。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括精加工一個(gè)第二孔。
23.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，擠壓操作包括擠壓出兩個(gè)孔。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括精加工兩個(gè)擠壓出的孔。
25.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所用材料為鋁合金。
26.一種發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸組件，其包括基本為直的曲軸；偏心地安裝在曲軸上的基本為圓柱形的軸頸；可旋轉(zhuǎn)地安裝在軸頸上的連桿；以及安裝在曲軸上的平衡重。
27.如權(quán)利要求26所述的曲軸組件，其特征在于，進(jìn)一步包括可與曲軸一起旋轉(zhuǎn)的正時(shí)齒輪。
28.如權(quán)利要求26所述的曲軸組件，其特征在于，連桿為單一件。
29.如權(quán)利要求26所述的曲軸組件，其特征在于，正時(shí)齒輪用鍵固定到平衡重上。
30.如權(quán)利要求26所述的曲軸組件，其特征在于，正時(shí)齒輪和平衡重形成一體。
31.如權(quán)利要求26所述的曲軸組件，其特征在于，正時(shí)齒輪和軸頸形成一體。
32.如權(quán)利要求26所述的曲軸組件，其特征在于，正時(shí)齒輪由塑料形成。
33.如權(quán)利要求26所述的曲軸組件，其特征在于，正時(shí)齒輪是復(fù)合齒輪。
34.一種發(fā)動(dòng)機(jī)，包括具有外端的氣缸孔；曲軸組件，曲軸組件包括基本上為直的曲軸，偏心地安裝在曲軸上的基本為圓柱形的軸頸，可旋轉(zhuǎn)地安裝在軸頸上的連桿，安裝在曲軸上的平衡重，以及安裝在曲軸上的正時(shí)齒輪；具有至少一個(gè)凸輪面和位于氣缸孔外端內(nèi)側(cè)的軸線的凸輪軸；兩個(gè)具有打開和關(guān)閉位置的閥；兩個(gè)閥桿，每個(gè)閥桿與一個(gè)閥相連；基本上封閉所述外端的氣缸蓋，所述閥位于氣缸蓋內(nèi)；兩個(gè)可樞轉(zhuǎn)地安裝的閥操作杠桿，每個(gè)杠桿包括具有與凸輪面接觸的凸輪隨動(dòng)件的第一杠桿臂，杠桿繞其樞轉(zhuǎn)的樞轉(zhuǎn)軸線，以及和閥桿接觸的閥臂，凸輪面引起的杠桿運(yùn)動(dòng)使杠桿樞轉(zhuǎn)，并使閥臂下壓閥桿，從而打開閥。
35.如權(quán)利要求34所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，進(jìn)一步包括閥桿偏壓裝置。
36.如權(quán)利要求35所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，進(jìn)一步包括與閥桿偏壓裝置分開的杠桿偏壓裝置。
37.如權(quán)利要求34所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，每個(gè)杠桿的樞轉(zhuǎn)軸線重合。
38.如權(quán)利要求34所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，每個(gè)杠桿的樞轉(zhuǎn)軸線基本上平行。
39.如權(quán)利要求34所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，每個(gè)杠桿由單一件形成。
40.如權(quán)利要求34所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，每個(gè)杠桿由兩個(gè)沖壓件和一個(gè)管形成。
41.如權(quán)利要求40所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，每個(gè)杠桿通過電阻焊接形成。
42.如權(quán)利要求34所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，連桿為單一件。
43.如權(quán)利要求34所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，進(jìn)一步包括兩個(gè)安裝在凸輪軸上的凸輪突起部，每個(gè)凸輪突起部具有一個(gè)凸輪面，每個(gè)第一杠桿臂與不同的凸輪面相接觸。
44.如權(quán)利要求34所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，每個(gè)杠桿通常為L形。
45.如權(quán)利要求34所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述樞轉(zhuǎn)軸線位于第一杠桿臂和閥臂之間。
46.如權(quán)利要求34所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，進(jìn)一步包括間隙調(diào)節(jié)裝置。
47.如權(quán)利要求46所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，間隙調(diào)節(jié)裝置為閥桿帽。
48.一種發(fā)動(dòng)機(jī)，包括曲軸組件，曲軸組件包括基本上為直的曲軸，偏心地安裝在曲軸上的基本為圓柱形的軸頸，以及可旋轉(zhuǎn)地安裝在軸頸上的單件連桿。
49.如權(quán)利要求48所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，進(jìn)一步包括安裝在曲軸上的平衡重和可與曲軸一起旋轉(zhuǎn)的正時(shí)齒輪。
50.如權(quán)利要求49所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，正時(shí)齒輪用鍵固定到平衡重上。
51.如權(quán)利要求48所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，正時(shí)齒輪和平衡重形成一體。
52.如權(quán)利要求48所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，正時(shí)齒輪和軸頸形成一體。
53.如權(quán)利要求48所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，正時(shí)齒輪由塑料形成。
54.如權(quán)利要求48所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，正時(shí)齒輪是復(fù)合齒輪。
全文摘要
一種頂置氣門式發(fā)動(dòng)機(jī)，其包括具有外端的氣缸孔，曲軸組件，曲軸組件包括基本為直的曲軸，偏心地安裝在曲軸上的基本為圓柱形的軸頸，可旋轉(zhuǎn)地安裝在軸頸上的單件連桿，以及安裝在曲軸上的平衡重。頂置氣門式發(fā)動(dòng)機(jī)還包括具有至少一個(gè)凸輪面和位于氣缸孔外端內(nèi)側(cè)的軸線的凸輪軸；兩個(gè)具有打開和關(guān)閉位置的閥；兩個(gè)閥桿，每個(gè)閥桿與一個(gè)閥相連；兩個(gè)通常為L形的可樞轉(zhuǎn)地安裝的閥操作杠桿，每個(gè)杠桿包括具有與凸輪面接觸的凸輪隨動(dòng)件的第一杠桿臂，杠桿繞其樞轉(zhuǎn)的樞轉(zhuǎn)軸線，以及與閥桿接觸的閥臂，由凸輪面引起的杠桿運(yùn)動(dòng)使杠桿樞轉(zhuǎn)，并使閥臂下壓閥桿，從而打開閥。
文檔編號F01L1/12GK1457385SQ00818769
公開日2003年11月19日 申請日期2000年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月18日
發(fā)明者加里·J·格拉齊阿尼, 理查德·J·福查, 戴維·普洛克諾, 阿特·帕爾曼, 斯科特·A·芬克 申請人:布里格斯斯特拉頓公司