低摩擦墊表面的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于內燃機的可變氣門升程和時長系統，更具體涉及減小配氣機構的摩擦以降低燃料消耗。
【背景技術】
[0002]本發明涉及本發明申請人早前開發的可變升程和時長機構(VLD)。它利用了兩個可相對彼此改變相位的同心凸輪軸。采用這兩個凸輪軸的目的是使賦予氣門的升程由每個凸輪軸輪廓所產生的升程總和決定。在任一凸輪軸“離開凸輪”時，沒有升程賦予氣門。通過改變兩個凸輪軸的相位，可以改變累積的升程和時長。無論在進氣還是排氣時，這都會導致直接改變發動機氣門的打開時長和升程。
[0003]累積的升程通過利用總合桿來獲得，該總合桿具有與兩組凸輪均接觸的凸輪隨動件。如果任一個凸輪隨動件位于相關凸輪的基圓上，則總合桿僅會圍繞將其連接至氣門致動搖臂的樞轉軸搖動。如果兩個凸輪隨動件都與凸輪凸角接觸，則總合桿將向下移動并向下推動致動搖臂，繼而該致動搖臂繞液壓間隙調節器樞轉從而打開發動機氣門。
[0004]VLD系統運行的一項基本特征在于，當(多個)氣門閉合且搖臂系統經歷其“復位”或“重置”運動時，系統中必須存在空隙。如果該系統被設計成沒有空隙，則第二凸輪凸角相對于第一凸輪凸角改變相位以改變主升程動作的效果是，要么在增加氣門升程時長時引入空隙，要么在減少氣門升程時長時導致復位運動期間出現額外的氣門升程。
[0005]為了使氣門運動符合理論升程曲線，確保系統中存在正確的空隙量是必要的。發動機氣缸之間空隙大小的不同將會導致氣缸之間氣門升程的不一致。這將引起經過發動機各氣缸的氣流不同，從而可能導致不著火或發動機穩定性較差。
[0006]通常，采用接觸凸輪軸旋轉部分的墊表面來限制液壓間隙調節器(HLA)的擴張并由此控制所述空隙。可以通過從所述墊表面上去除材料或通過調節墊表面的位置來設定每個VLD搖臂系統內的空隙。傳統上，氣門致動搖臂上的墊表面抵靠凸輪凸角側面的軸環以限制HLA擴張并由此控制空隙。
[0007]采用凸輪軸上的表面而不是附接至氣缸蓋的固定止擋表面來控制間隙，這是有利的，因為這避免了氣缸蓋幾何形狀的任何變化影響到VLD搖臂系統的運行空隙。該空隙僅由VLD搖臂系統和凸輪軸限定，從而允許系統中所有其它部件的任何變化都能被HLA補償。
[0008]雖然這種設計在控制間隙方面表現很好，但墊表面和凸輪軸軸環之間的滑動界面導致作用于凸輪軸的小摩擦力矩，這在傳統配氣機構中不會出現。所述界面還存在磨損的可能性，所述磨損會改變配氣機構的空隙，從而可能使氣門在搖臂系統的復位運動期間產生升程。
[0009]雖然人們認為所述界面的這種摩擦損失很小，但是在燃料經濟性方面的法規日趨嚴格和因此努力提高發動機效率的情況下，消除任何不必要的摩擦損失都是有利的。這對于本身就是用來產生燃料經濟性效益的氣門升程控制系統而言是尤為重要的。
[0010]還須注意的是，與所有可變氣門升程系統一樣，VLD搖臂系統具有許多不會出現在傳統滾柱指輪隨動器系統中的附加的部件界面。雖然在低氣門升程的設定下運行時VLD系統的摩擦通常小于傳統配氣機構，但在高升程時這些附加的界面所產生的摩擦將變得更加顯著。另外，VLD搖臂系統在高升程下運行時往往會使凸輪軸軸承上的載荷增大，這可能造成凸輪軸的摩擦力矩增大。
【發明內容】
[0011]為了減輕上述缺點，本發明提供如所附權利要求書的權利要求1所述的可變氣門致動機構。
[0012]從屬權利要求進一步提供附加的優點，其公開了:
[0013]凸輪軸支承軸承可以是滾動軸承。
[0014]墊表面可設置在氣門致動搖臂上。
[0015]墊表面可以是可拆卸部件，其由將氣門致動搖臂連接至總合桿的樞轉軸支承。
[0016]滾動軸承可位于可拆卸墊件與樞轉軸之間。
[0017]氣門致動搖臂和總合桿之間的樞轉連接可以包括滾動軸承。
[0018]單個滾動軸承可將墊和氣門致動搖臂二者的載荷傳遞至樞轉軸。
[0019]滾動軸承可包括圓柱形滾動體。
[0020]本發明的優選實施例可進一步包括調節機構，用于改變墊表面所抵靠的固定不動的表面的位置，從而改變搖臂系統的空隙。
[0021]調節機構可通過漸進地旋轉繞凸輪軸旋轉的偏心表面而改變固定不動的表面的位置。
[0022]偏心表面可形成為凸輪軸軸承的一部分，且凸輪軸軸承成對地安裝，以使用于鄰近各氣缸蓋支座的兩個墊表面的止擋位置可被獨立地調節。
[0023]可將附加部件裝配至軸承的外滾道以提供止擋表面。
[0024]附加部件可以是滾動軸承。
[0025]附加部件可以是用于設定搖臂系統空隙的分級的部分圓柱形表面。
[0026]附加部件可以用于將外滾道軸向定位在氣缸蓋軸頸內。
[0027]固定不動的止擋表面可以有效地允許潤滑劑進入到凸輪軸支承軸承中。
[0028]本發明詳細描述了用于控制VLD搖臂空隙的低摩擦解決方案的實施例，這些實施例全部使用固定不動的、不旋轉的表面代替不旋轉墊所抵靠的旋轉表面。
[0029]本發明的優選實施例使用作為主凸輪軸軸承組件一部分的固定不動的外滾道或軸承外殼，以提供用于VLD搖臂系統墊的限位止擋，從而控制VLD的空隙。
[0030]本發明利用了這樣的事實，即以后許多凸輪軸都將組裝有凸輪軸滾動軸承以(尤其在低發動機轉速下)減少摩擦，并且利用這些軸承上的特征來控制VLD的空隙是尤其有利的。
【附圖說明】
[0031]現在將參照附圖詳細描述本發明，其中:
[0032]圖1顯示了本發明的第一實施例的截面圖；
[0033]圖2a顯示了本發明的第二實施例的截面圖；
[0034]圖2b和圖2c顯示了用于改善給凸輪軸支承軸承的供油的兩種可行方法。
[0035]圖3a顯示了本發明的第三實施例的截面圖；
[0036]圖3b是圖3a的滾動軸承組件的分解視圖；
[0037]圖4a顯示了本發明的第四實施例的截面圖；
[0038]圖4b顯示了第四實施例的搖臂系統和可拆卸墊件的等軸視圖；
[0039]圖5a顯不了本發明的第五實施例的截面圖；圖5b顯不了圖5a的搖臂和總合桿的分解視圖；
[0040]圖6顯示了本發明的第六實施例的截面圖；
[0041]圖7a顯示了本發明的第七實施例的截面圖；
[0042]圖7b顯示了圖7a的凸輪軸承和偏心調節器組件的等軸視圖；
[0043]圖8a顯示了本發明的第八實施例的截面圖；
[0044]圖Sb顯示了圖8a的偏心凸輪襯套調節器系統的等軸視圖；
[0045]圖9顯示了本發明的第九實施例的截面圖，和
[0046]圖1Oa和圖1Ob顯示了現有技術中通常采用的空隙控制系統。
【具體實施方式】
[0047]先從現有技術的圖1Oa和圖1Ob開始，其顯示已知的可變升程和時長(VLD)的搖臂總成。圖中示出用于每個氣門(或每對氣門)的安裝在兩個同心凸輪軸上的三個凸輪凸角。三個凸角中的兩個具有相同凸輪輪廓的凸角在一個凸輪軸上成對旋轉，第三個凸角在另一個凸輪軸上旋轉。采用這種構造的目的在于消除任何可能導致凸輪輪廓的從動部件發生扭轉的不對稱性。兩個同心凸輪軸以相同的速度一起旋轉，但也可相對彼此旋轉以改變相位，進而影響氣門時長和升程。
[0048]該三個凸輪凸角作用在帶有三個指形件的總合桿上。每個指形件均包括接觸凸輪面的凸輪隨動件或滾子。兩個指形件和相應的隨動件布置在桿的一端以接觸一個凸輪軸上的該對凸輪，與另一凸輪軸上的凸輪接觸的另一個指形部和滾子布置在另一端。
[0049]采用所述兩個凸輪軸的目的在于，使賦予氣門的升程由每個凸輪輪廓所產生的升程總合決定。通過向下移動總合桿，累積升程被傳遞至氣門。
[0050]如果任一個凸輪隨動件位于相關凸輪的基圓上，則總合桿僅會圍繞將其連接至氣門致動搖臂12的樞轉軸搖動。如果兩個凸輪隨動件都與凸輪凸角接觸，則總合桿將向下移動并向下推動致動搖臂，繼而該致動搖臂繞液壓間隙調節器樞轉從而打開發動機氣門。總合桿可樞轉地連接至致動氣門的氣門致動搖臂12。設置液壓間隙調節器(HLA) 16用于克服氣門彈簧的力推壓搖臂至休止位置。
[0051]傳統上，氣門致動搖臂12上的墊表面10抵靠凸輪凸角側面上的軸環14以限制HLA 16的擴張并由此控制空隙。可通過從所述墊表面上去除材料或通過調節墊表面的位置來設定每個VLD搖臂系統內的空隙。
[0052]這種設計的缺點在于凸輪軸旋轉時的墊表面10和凸輪軸軸環14之間的滑動接觸，其導致作用在凸輪軸上的小摩擦力矩，這在傳統配氣機構中不會出現。這種界面還存在磨損的可能性，所述磨損會改變配氣機構的墊結構，從而可能導致氣門產生意外升程。
[0053]在所包含的實施例中，凸輪軸軸承的襯套、外殼或外滾道被延長以使其寬于傳統應用所需的寬度，以提供能作為用于VLD搖桿系統墊表面的止擋部的表面。外滾道在氣缸蓋上被夾緊就位，從而成固定不動的且不能自由旋轉。當墊表面接觸所述表面時，與圖1Oa和圖1Ob所示及【背景技術】中提到的現有技術的滑動界面相比，摩擦損失極小。
[0054]專利申請GBl 111184.6介紹了如何將軸承襯套安裝至同心凸輪軸以允許凸輪軸軸承直接在氣缸蓋螺栓上方被定位。隨后介紹了這種軸承襯套的長度可以朝凸輪軸的凸角進一步延長以提