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1、(10)申请公布号 CN 102906378 A (43)申请公布日 2013.01.30 C N 1 0 2 9 0 6 3 7 8 A *CN102906378A* (21)申请号 201180026096.3 (22)申请日 2011.05.11 1008766.6 2010.05.26 GB F01L 13/00(2006.01) F01L 1/053(2006.01) F01L 1/18(2006.01) (71)申请人麦加戴恩国际有限公司 地址英国牛津郡 (72)发明人 I麦思里 E休斯 (74)专利代理机构北京泛华伟业知识产权代理 有限公司 11280 代理人蔡民军 (54) 发。
2、明名称 包括凸轮总机构的气门操作系统的组装 (57) 摘要 本发明公开一种组装用于打开和关闭安装在 发动机汽缸盖上的提升气门的气门操作系统的方 法，该系统包括具有用于操作该气门12的两个凸 轮14，16的凸轮轴18、联接到这两个凸轮的从动 件24，26上的总杆20、作用在该总杆20上以迫 使凸轮的该从动件中的一个26接触对应的凸轮 16的控制弹簧40、以及可枢转地连接到该总杆上 并作用在该气门上用以取决于这两个凸轮的瞬间 升程的总和地打开和关闭该气门的气门作动摇臂 30；该方法包括将该凸轮轴18颈接在支承架50 内的步骤，通过该控制弹簧40将该总杆固定到该 支承架50上的步骤，以及将该支承架5。
3、0固定到该 发动机汽缸盖上的步骤；该控制弹簧40和支承架 50用于在组装期间保持凸轮总杆，使该气门作动 摇臂30准确地对准该气门而与之接合。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2012.11.27 (86)PCT申请的申请数据 PCT/IB2011/052076 2011.05.11 (87)PCT申请的公布数据 WO2011/148293 EN 2011.12.01 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书5页 附图7页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 7 页 1/2页 2 1.一种组装用于打开和。
4、关闭安装在发动机汽缸盖上的提升气门的气门操作系统的方 法，该系统包括具有用于操作该气门的两个凸轮的凸轮轴、联接到这两个凸轮的从动件上 的总杆、作用在总杆上以迫使所述凸轮的从动件中的一个接触对应的凸轮的控制弹簧以及 可枢转地连接到该总杆的气门作动摇臂，该作动摇臂作用于气门以取决于两个凸轮的瞬间 升程总和地打开和关闭所述气门；该方法包括将该凸轮轴颈接在支承架内的步骤，通过该 控制弹簧将该总杆固定到该支承架上的步骤，以及将该支承架固定到该发动机汽缸盖上的 步骤；该控制弹簧和支承架用于在组装期间保持凸轮总杆的位置，使该气门作动摇臂正确 地与该气门对准而与之接合。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在。
5、于，组装期间所述控制弹簧扩张至其正常操 作范围外的位置，该控制弹簧在其扩张位置起到使所述凸轮总机构偏置至确定位置的作 用，在该确定位置所述作动摇臂准确地与所述气门对准用以组装到所述发动机汽缸盖上。 3.根据权利要求1或2所述的气门操作系统，其特征在于，组装期间所述气门作动摇臂 保持在与所述气门顶部和固定的枢转件正确对准的位置。 4.一种用于安装在汽缸盖内的发动机气门的气门操作系统，其包括共轴地安装在凸 轮轴(18)上的两个凸轮(14，16)、与这两个凸轮(14,16)的从动件(24，26)联接并且与 对应的凸轮(14，16)的瞬间升程的总和成比例地可移动的总杆(20)、可枢转地安装到该总 杆(。
6、20)且取决于该总杆(20)的移动可操作地用以打开该发动机气门(12)的气门作动摇 臂(30)、以及起到迫使从动件中的一个(26)与其对应的凸轮(16)接触的控制弹簧(40)； 其特征在于，设置有用于支承该凸轮轴(18)的支承架，该总杆(20)和气门作动摇臂(30) 处在适合的取向上，以便随着该气门操作系统与该汽缸盖的配合而使该气门作动摇臂(30) 与该发动机气门(12)的顶部准确地对准，从而在单次操作中使该气门操作系统组装到该 汽缸盖。 5.根据权利要求4所述的气门操作系统，其特征在于，该气门操作系统包括调节机构 (40h)，该调节机构用于在将所述支承架(50)、所述凸轮轴(18)和所述总杆。
7、组装到所述发 动机上以后张紧所述控制弹簧(40)。 6.根据权利要求3或4所述的气门操作系统，其特征在于，所述气门作动摇臂(30)围 绕由液压间隙调节器(32)构成的固定的枢转件枢转。 7.根据权利要求4-6任一项所述的气门操作系统，其特征在于，所述控制弹簧(40)通 过至少一个枢转接头作用在所述总杆(20)和支承架(50)之间，在所述凸轮总机构安装到 所述发动机上期间该接头的角位被偏置朝向预定位置。 8.根据权利要求7所述的气门操作系统，其特征在于，所述枢转接头(40f)的角位由于 所述控制弹簧(40)的力而偏置朝向所述预定位置。 9.根据权利要求7所述的气门操作系统，其特征在于，组装期间所。
8、述枢转接头的角转 动被止挡肩部限制，组装以后该止挡肩部位于该枢转接头的工作角度范围之外。 10.根据权利要求4-9任一项所述的气门操作系统，其特征在于，设置至少一个部件用 以限制所述气门作动摇臂(30)相对于所述总杆(20)的角转动范围。 11.根据权利要求4-10任一项所述的气门操作系统，其特征在于，在该气门操作系统 安装到所述发动机上以前，该气门操作系统内的间隙是可调整的。 12.根据权利要求11所述的气门操作系统，其特征在于，在该气门操作系统安装到所 权 利 要 求 书CN 102906378 A 2/2页 3 述汽缸盖上以前，所述控制弹簧(40)能够被完全压缩至其工作位置。 权 利 要。
9、 求 书CN 102906378 A 1/5页 4 包括凸轮总机构的气门操作系统的组装 技术领域 0001 本发明涉及用于内燃机的气门操作系统，该气门操作系统利用两个共轴的凸轮借 助总机构作动气门。本发明尤其涉及组装这样的气门操作系统到汽缸盖上及其调节。 背景技术 0002 申请人早期的欧洲专利文献EP 1417399，EP 2142768，EP 2257697和EP 2242912 公开了一种包含总机构的气门操作系统，这些文献以引用方式纳入本文。凸轮总机构需要 凸轮从动件中的至少一个与其对应的凸轮之间在凸轮轴转动周期的某些点处留有间隙。已 知的方式是设置控制弹簧以保持总杆与凸轮中的一个的凸轮。
10、轮廓接触，从而在该系统中有 间隙时总杆的位置也被完全确定。需要调整间隙量以确保气门升程良好匹配不同的发动机 汽缸并消除该系统内各种气门机构组件的制造公差差异以及汽缸盖制造的差异。 0003 传统的气门系统还需要补偿制造差异，且在很多情况下这是通过使用液压间隙调 节器实现的，该调节器增加长度直到凸轮从动件保持与凸轮凸角接触。液压间隙调节器的 优点在于容许系统补偿发动机运转时引起的温度变化，补偿发动机整个寿命中出现的任何 磨损，并消除组装期间任何人工调整系统的需要。 0004 使用液压间隙调节器的凸轮系统需要止挡部件以限制间隙调节器的扩张并保持 正确的间隙总量。如果不设置止挡部件，间隙调节器就会持。
11、续膨胀直到其消除系统内的全 部间隙。欧洲专利文献EP 1417399公开了多种在使用液压间隙调节器时用于保持及调整 系统内间隙总量的方法。 0005 后一个专利文献的图5，6示出通过调整凸轮轴中心与枢转轴中心之间的距离能 够控制间隙，该枢转轴将总杆连接到气门作动摇臂上。调整凸轮轴中心与枢转轴中心之间 的距离是一种控制间隙的特别有利的方式，因为这种方式仍然容许液压间隙调节器补偿汽 缸盖内热膨胀的影响，补偿由于公差或者由于整个发动机寿命中的磨损造成的气门端部位 置处的任何差异。所以，可以在特定的凸轮总机构与特定的一组凸轮凸角对应时调整系统 内的间隙，并且能够在系统安装到汽缸盖上之前完成该调整。 0。
12、006 也提出过不同于欧洲专利文献EP 1417399公开的那些结构的设计以获得相同的 结果，这通过在凸轮轴上设置柱面接触面而与总杆上的或者(多个)气门作动摇臂上的对 应的表面接触达到。 0007 更早地，欧洲专利文献EP 2257697的图4D，5B已经公开了依靠偏心枢转轴或偏心 凸轮从动件轴来达到目的。 0008 实现间隙调整的方法对于本发明而言并不重要，该方法能够使用上述任何一种替 代方式实现。 0009 组装包括凸轮轴和至少一个的凸轮总机构的完整的气门操作系统的任务是复杂 的，因为必须随着凸轮轴下降就位而使每一个独立地可移动的凸轮作动摇臂的一端与气门 杆对准，另一端与枢转件对准，例如间。
13、隙调节器。此外，必须使与凸轮总杆连接的控制弹簧 固定就位以迫使凸轮从动件抵靠它们对应的凸轮表面。 说 明 书CN 102906378 A 2/5页 5 发明内容 0010 出于使上述任务简化的目的，本发明的第一方案提供一种组装用于打开和关闭安 装在发动机汽缸盖上的提升气门的气门操作系统的方法，该系统包括具有用于操作该气门 的两个凸轮的凸轮轴、联接到这两个凸轮的从动件上的总杆、作用在总杆上以迫使凸轮的 从动件中的一个接触对应的凸轮的控制弹簧以及可枢转地连接到总杆上且作用于气门以 取决于两个凸轮的瞬间升程总和地打开和关闭气门的气门作动摇臂。该方法包括将凸轮轴 颈接在支承架内的步骤，通过控制弹簧将总。
14、杆固定到支承架上的步骤以及将支承架固定到 发动机汽缸盖上的步骤。控制弹簧和支承架用于在组装期间保持凸轮总杆的位置，使气门 作动摇臂正确地与气门对准而与之接合。 0011 本发明的第二方案提供一种用于安装在汽缸盖内的发动机气门的气门操作系统， 其包括共轴地安装在凸轮轴上的两个凸轮、与这两个凸轮的从动件联接并且与对应的凸轮 的瞬间升程的总和成比例地可移动的总杆、可枢转地安装到总杆且取决于总杆的移动地可 操作的用以打开发动机气门的气门作动摇臂，以及用于迫使从动件中的一个与其对应的凸 轮接触的控制弹簧。其中，设置用于支承凸轮轴的支承架，使总杆和气门作动摇臂适合地取 向，用以随着气门操作系统与发动机汽缸。
15、盖的紧密配合而使气门作动摇臂与发动机气门的 顶部正确地对准。因而能够以单一操作将气门操作系统组装到发动机汽缸盖上。 附图说明 0012 下面结合附图和例子详细描述本发明，其中： 0013 图1是使用两个凸轮和凸轮总机构的气门操作系统的透视图； 0014 图2是图1中的凸轮总机构的分解透视图； 0015 图3是侧视图，其示出组装期间所要求的气门操作系统的各组件之间的相对位 置； 0016 图4示出穿过图3中的气门操作系统的控制弹簧中心的截面； 0017 图4a是图4中包含在虚线圆圈内的细节的放大图； 0018 图5示出完成组装后的一个截面，该截面类似于图4所示的截面； 0019 图5a是是图5中。
16、包含在虚线圆圈内的细节的放大图； 0020 图6与图4类似，其示出通过本发明另一种实施例中的气门作动摇臂的截面；以及 0021 图7与图5类似，其示出处于组装状态的本发明图6所示的实施例。 具体实施方式 0022 图1示出气门操作系统10，其一致地作用在两个气门12上，这两个气门安装在内 燃机盖(未示出)上。气门操作系统10包括两个凸轮14、16，这两个凸轮同轴地安装在同 一个凸轮轴18上。为实现力平衡及形成对称布置的目的，凸轮16由两个半体16a、16b构 成，这两个半体具有相同的轮廓并且跨设在第一凸轮14两侧。使用两个凸轮作用于发动机 同一个气门12的目的在于可通过一个凸轮相对于转动另一个。
17、凸轮就能够改变气门升程及 周期。 0023 凸轮14和16借助分解图图2所示的凸轮总机构作用在两个气门12上。该凸轮 说 明 书CN 102906378 A 3/5页 6 总机构包括与三个凸轮从动件滚轴24、26a和26b联接的总杆20。单一的滚轴24与凸轮 14相关，另外两个滚轴26a和26b与凸轮16a和16b相关。如此，总杆20的枢轴线与两个 凸轮14和16的瞬时升程的总和成比例地移动。 0024 两条气门作动摇臂30可枢转地分别安装在总杆20的两侧。每条作动摇臂30的 一端作用在两个气门12中相对应的那个气门上且另一端抵靠在两个液压间隙调节器32中 的一个上。两条作动摇臂30都设置有间。
18、隔垫块34，间隔垫块34可在摇臂30单独地成形。 当垫块34被间隙调节器32向上推挤时，其通过接触凸轮轴18上的柱面维持摇臂30的轴 线和凸轮轴18的中心之间的最小距离。如此，当每个凸轮从动件24位于它们的凸轮的基 圆且对应的气门12完全关闭时，垫块34决定凸轮从动件24与对应的凸轮14之间的空隙。 0025 控制弹簧组件40连接在汽缸盖罩50(参见图3)和总杆20的一个端部之间以拉 动杆20的该端部，使滚轴26接触凸轮16并且在滚轴24和凸轮14之间形成空隙。因为张 紧弹簧不如压缩弹簧可靠，如分解图图2更好地示出，弹簧组件40使用压缩弹簧40a，该压 缩弹簧的上端通过外部连接件40b对总杆2。
19、0施加向上的力(如图所示)，该连接件跨过弹 簧40a并通过销40c与总杆20连接。弹簧40被压缩在外部连接件40b和内部连接件40d 之间，当操作系统完整组装时该内部连接件的上端通过销40f连接到柱塞40e上，该柱塞容 纳于汽缸盖罩50上的孔内。如此，弹簧40a的下端相对于发动机固定，而上端向上作用于 总杆20以仿效张紧弹簧的功能。 0026 图3示出盖罩50的侧视图，其中示出凸轮轴的轴颈安装，该凸轮轴上安装有一个 或多个总机构。只要总机构保持相应的特定的一组凸轮凸角，这个总成内的空隙在该总成 被固定到所述汽缸盖罩上之前就能够调整。组装过程中，通过夹子42暂时将每个总机构固 定就位到发动机汽缸。
20、盖罩50上，以使空隙调整过程结束后该每个总机构保持附接。 0027 为了将盖罩50安装到所述汽缸盖上，摇臂的取向需要精确地如此限定，以使随着 盖罩50垂直下降就位，位于发动机汽缸上的全部气门作动摇臂30与它们各自对应的液压 间隙调节器32及气门12接合。 0028 根据图3能够理解图中示出的所述总机构的理想位置不是各个组件在重力影响 下会自然地达到的位置，而是位于控制弹簧组件40的每个端部的枢转接头将会自然地转 动，以使该总机构的质心位于用于固定的夹子42之下，该夹子将柱塞40e固定在盖罩50 内。 0029 在本发明示出的多个实施例中，随着盖罩总成50下降就位而与所述汽缸盖配合 时，采取步骤。
21、以确保凸轮总机构自动地采取正确的取向，使气门作动摇臂30与气门12和间 隙调节器32对准。 0030 为了正确定位所述总机构，有必要控制位于所述控制弹簧组两端的枢转接头的取 向。在本发明图1-5示出的实施例中，该总机构的位置取决于控制弹簧组件40的内部连接 件40d和外部连接件40b的配置。 0031 图3、4和4a示出当容许弹簧40a自由伸长时所述连接件将占据的位置。通过弹 簧40a向上移动外部连接件40b，直到该外部连接件接触柱塞40e的成角度的(斜)下表 面，该柱塞将所述总机构定位在所述发动机盖罩内。尽管外部连接件40b的上端接触柱塞 40e的所述下表面，该外部连接件仍然可以围绕其连接销。
22、40f枢转，虽然为了这样做该外部 连接件必须压缩控制弹簧40a。因此弹簧40a的作用将所述枢转接头偏置到图3、4和4a所 说 明 书CN 102906378 A 4/5页 7 示的位置。 0032 在控制弹簧组件40的下端，内部连接件40d具有一对用于定位的突出部40g，该突 出部与在总杆20上制出的止挡肩部20a接合，并在重力作用下将所述总杆定位在图3和4 所示的位置上。位于总杆20上的止挡肩部20a保持在工作位置的正常范围之外并可以随 着该总杆向其组装好的位置移动而脱离与两个突出部40g的接触。 0033 因此，随着所述凸轮总机构与液压间隙调节器32和气门12的顶部接触，以及随着 发动机盖。
23、罩50相对于所述汽缸盖定位于最终位置，该总机构能够在其移动工作范围内移 动至正确位置。然而在自由状态下，该总机构总会在重力和控制弹簧40a的作用下移动回 到图3和4示出的组装位置。 0034 也有必要在组装期间控制气门作动摇臂30相对于总杆20的取向以确保合适的部 件与气门12和液压间隙调节器32的接合。这可简单地通过示出的实施例中的销38实现， 该销如图3所示与总杆20摇臂上的平面或孔口接合。这样，控制气门作动摇臂30就被限 制在略微大于其工作范围的转动角度范围内。 0035 一旦所述发动机盖罩如图5所示固定就位，最终的组装操作使控制弹簧组件40张 紧，使其保持所述凸轮凸角之一与该凸轮凸角的。
24、从动件之间的接触。这通过将固定螺丝40h 如此固定进柱塞40e的顶部内以使该柱塞被固定在位于所述发动机盖罩内的孔的顶部。如 果有必要阻止围绕柱塞40e外表面的泄漏，可以如图所示环绕该柱塞地设置油封40i。 0036 张紧控制弹簧40a具有这样的效果，即将外部连接件40b的顶面拉离位于柱塞40e 的下表面上的成角度的表面以及拉动位于内部连接件40d的下端上的突出部40g脱离与位 于总杆20上的止挡肩部20a的接合。此时，在摇臂机构工作时这些用于定位的部件在任何 情况下彼此都不能接触。由此张紧的控制弹簧组件40能够围绕其连接销40c和40f自由 地枢转。 0037 如果要拆卸所述气门操作系统，将固。
25、定螺丝40h从柱塞40e的顶部移除而容许控 制弹簧40a伸长，与所述用于定位的部件重新接合。因此，随着所述发动机盖罩与凸轮轴18 和所述总机构一起自所述汽缸盖移除，所述总杆和气门作动摇臂在复位弹簧及重力作用下 会自然地恢复到它们的组装位置。 0038 图6和7示出了本发明的另一个实施例。在对这个实施例进行描述时，对与在第 一个实施例中所述的那些组件等同的组件分配以类似的附图标记但系列性地加100。在这 个实施例中，凸轮轴118和所述凸轮总机构不是安装在汽缸盖罩内，而是被组装进凸轮支 承架，该支承架包括用于液压间隙调节器132的安装孔。因为每个总杆120的一侧设置有 控制弹簧组件140，另一侧设。
26、置有间隙调节器132，所以随着凸轮支承架150被固定进所述 汽缸盖罩的内侧，该总杆上的气门作动摇臂130将总是位于与发动机气门112的端部接合 的位置。 0039 如前述实施例，柱塞40e用于将控制弹簧组件140的顶部固定到支承架150上。可 以使用夹子将柱塞140e再次可松开地夹持在孔内，如前述实施例所示，固定螺丝140h固定 进柱塞140e内用以仅在所述凸轮支承架已经固定到汽缸盖上以后张紧弹簧140a。在这个 实施例中，柱塞固定螺丝140h也可以在所述支承架组装到所述汽缸盖上之前固定就位，从 而使控制弹簧组件140的力作用而使所述凸轮总机构与凸轮轴118保持紧密接触。 0040 还可以如此。
27、加工出用于间隙调节器132的液压定位孔，以使这些定位孔完全打通 说 明 书CN 102906378 A 5/5页 8 凸轮支承架150并且间隙调节器132的基座抵靠位于所述汽缸盖内加工过的表面。这使得 所述间隙调节器垂直于由所述凸轮支承架限定的轴线并由汽缸盖限定了其轴向位置。 0041 凸轮支承架150这样的配置使得重力和控制弹簧组件140的作用会易于引起所述 液压间隙调节器处于它们的定位孔内时的位置低于它们的最终组装位置，当所述凸轮支承 架安装到所述汽缸盖上时这些液压间隙调节器会占据该最终组装位置。因此能够利用将该 凸轮支承架组装到该汽缸盖上的操作来增加所述控制弹簧上的预紧力至所述摇臂机构正。
28、 确运行所要求的水平。 0042 上述实施例的一个重要特征是它们提供将所述凸轮和摇臂机构组合进预先可调 节的子装置内的可能，该子装置的制造能够独立于所述汽缸盖/发动机的制造，该子装置 安装在该汽缸盖/发动机上。由于所述凸轮轴可以直接安装进所述发动机盖内或者所述凸 轮支承架内，所以不需要将凸轮轴制造成与所述汽缸盖一起的组件该汽缸盖上的表面 接合面足以满足将所述组件固定就位的要求。这显著地减少了气缸盖铸造的复杂性和随后 的机加工。 说 明 书CN 102906378 A 1/7页 9 图1 图2 说 明 书 附 图CN 102906378 A 2/7页 10 图3 说 明 书 附 图CN 102906378 A 10 3/7页 11 图4 说 明 书 附 图CN 102906378 A 11 4/7页 12 图4a 说 明 书 附 图CN 102906378 A 12 5/7页 13 说 明 书 附 图CN 102906378 A 13 6/7页 14 图6 说 明 书 附 图CN 102906378 A 14 7/7页 15 图7 说 明 书 附 图CN 102906378 A 15 。