从动旋转件和凸轮的阀操纵组件 【技术领域】
本发明涉及一种从动旋转件和凸轮的阀操纵组件的改进，该组件包括：轮毂，它可旋转地安装在支撑轴上，而该支撑轴支撑在发动机主体上；凸轮，它形成在轮毂的一端的外边缘上；及从动旋转件，它连接到凸轮的一端上。
【背景技术】
公知传统的从动旋转件和凸轮的阀操纵组件，例如，如日本专利申请特许公开No.8-177416所公开的那种。
传统的从动旋转件和凸轮的阀操纵组件全部由金属制成，并且由于从动旋转件具有相对较大的直径而增加了重量，因此在某种程度上妨碍了发动机重量的减少。
【发明内容】
因此，本发明的目的是提供一种从动旋转件和凸轮的阀操纵组件，该组件重量轻，并且能够很好地润滑凸轮和轮毂。
为了实现上述目的，根据本发明的第一方面，提供了一种从动旋转件和凸轮的阀操纵组件，该组件包括：轮毂，它可旋转地安装在支撑轴上，而该支撑轴支撑在发动机主体上；凸轮，它形成在轮毂的一端的外边缘上；及从动旋转件，它连接到凸轮的一端上，其中，凸轮和轮毂成一体地由烧结合金形成，凸轮具有在它的一端面上所限定出的凹口，从动旋转件由合成树脂形成并且模制连接(mold-couple)到凸轮和轮毂上，使该凹口填充有从动旋转件的合成树脂，并且轮毂的外边缘覆盖有合成树脂。在本发明的实施例中，从动旋转件相当于下文中将要描述的从动皮带轮25。
就第一方面而言，从动旋转件由合成树脂形成，因此，尽管它具有相对较大的直径，但是它的重量相对较轻。这就有利于减少从动旋转件和凸轮的组件重量，从而也就减少了发动机的重量。
而且，由于从动旋转件模制连接到凸轮和轮毂上，因此不需要特殊的固定装置，因此进一步减少了该组件的重量。
此外，由于在从动旋转件模制连接到凸轮和轮毂上时该凹口填充有形成从动旋转件的材料并且轮毂的外边缘覆盖有该材料，因此增大了沿旋转方向和轴向上的、从动旋转件连接到凸轮和轮毂上的连接力。
根据本发明的第二方面，除了第一方面之外，该凹口如此形成，以致它的内表面形状基本上与凸轮的外边缘表面的形状相对应。
就第二方面而言，该凹口是这样的形状：该形状基本上与凸轮的外边缘表面的形状相对应，因此有效地提高了从动旋转件连接到凸轮上的连接力、特别是沿旋转方向上的连接力。而且，凹口周围的凸轮的壁厚基本上是均匀的，因此可以抑制凸轮烧结期间的热变形，从而有利于提高凸轮轮廓线的精确度。
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、特征和优点变得更加明显。
【附图说明】
图1是本发明具有阀操纵机构的发动机的竖直截面图。
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。
【具体实施方式】
下面将结合附图对本发明的实施例进行描述。
如图1-4和6所示，发动机E的发动机本体1包括具有曲轴腔2a地曲轴箱2、具有单缸孔3a的缸体3以及具有燃烧室5和通向燃烧室5的进气和排气口6、7的缸盖4。
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以及进气弹簧38i和排气弹簧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，进气弹簧和排气弹簧安装在进气阀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。
如图4和5所示，辅助弹簧45i和45e分别设置在缸盖4和进气凸轮随动件34i之间以及缸盖4和排气凸轮随动件34e之间，以便于沿进气弹簧38i和排气弹簧38e的作用方向推动进气凸轮随动件34i和排气凸轮随动件34e。辅助弹簧45i和45e中的每一个都是扭簧，其包括安装在摇臂轴33i和33e中的相应的一个的外周边上的螺旋部分46，静止端47锁定在缸盖4的锁定部分49上，活动端48与凸轮随动件34i和34e中的相应的一个相连，并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。
当进气凸轮随动件34i和排气凸轮随动件34e各自支撑在凸轮29的基圆部分上时，并且响应凸轮随动件上的向下推动力的释放，进气弹簧38i和排气弹簧38e的偏压力使进气阀22i和排气阀22e关闭，然后，进气阀22i和排气阀22e向上推动摇臂35i和35e，并且使摇臂35i和35e绕着它们的轴线摆动，从而作用在每个摇臂轴33i和33e的一端上，从而向上推动它们并且把一对力施加到摇臂轴33i和33e上。
但是，与凸轮随动件34i和34e相连的辅助弹簧45i和45e的偏压力使向上推力总是作用于摇臂轴33i和33e的另一端，且这对力被推力抵消，因此，摇臂轴33i和33e被完全推靠在轴承座孔32i和32e的上表面上，从而预先避免了由这对力所引起的颤振，并预先避免了异常噪声和碰撞磨损的发生。
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。
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。