专利名称：内燃机的摇臂组件的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及用于内燃机的摇臂组件，而具体地涉及一种内燃机摇臂组件，带有一简单、低成本的支承装置，既可支承也可把每一个别摇臂定位在最佳操作位置上。
背景技术：
对于摇臂的寿命和相关各阀门、各喷油器和其它装置的操作来说，在内燃机上精确定位摇臂组件都是很重要的。此外，如果在发动机运转期间必须维持各摇臂和相关装置的快速运动，内燃机摇臂组件的适当支承就是必不可少的。为摇臂装置提供良好的对中和必需的支承可能会由于发动机缸盖的构造而进一步复杂化，每一气缸采用四只阀门而不是较为常用的两只阀门的发动机设计也对与这些阀门相关的摇臂组件在操作上的支承提出设计方面的挑战。有些发动机设计要求复杂形状的摇臂组件支承装置，以便把摇臂组件装设在将啮合推杆或其它连接件的位置上。这种摇臂支承装置可能复杂到足以使它们的机加工极为昂贵。
一部每一气缸采用四只阀门的发动机必须在一相对有限的区域内容放各摇臂和支承装置。每一摇臂装在单独一个支承装置上会比一对摇臂装在单独一个支承装置上具有较大的灵活性。
先前技术提出过多种用于内燃机的摇臂组件。比如，授予Wells等人的美国专利第4655177号，由本发明的受让人共同拥有，描述了一种摇臂支承装置。这种支承装置包括一种在单独一根轴上安装一对摇臂的支座。各摇臂之间的侧向间隔选择得符合与每一摇臂的两端相接合的各推杆和各阀杆的位置。这种摇臂支承装置很好地适合于每一气缸只采用两只阀门的一种发动机结构。不过，它将不会在一种既要求每缸四只阀门又要求摇臂两端的位置可啮合现有零部件的发动机结构的情况下有效地工作。
授予Melde-Tuczai等人的美国专利第4732119号公开了用于每缸具有两只或更多阀门的内燃机的摇臂支承装置。每一摇臂单独装在一独立的支承装置上，不过，这些摇臂是通过与一旋转凸轮轴上各凸轮的接触而被直接操纵的，这就严峻地提出了一些发动机设计注意事项，不同于在一种压缩点火发动机中以最佳方式把各摇臂定位和安装在缸盖上以操纵每缸四只阀门。
授予Kasai的美国专利第4721075号公开了用于一种两阀门发动机结构的单独安装的各摇臂支承装置。
授予Pielstick的挪威专利第79167号公开了一种摇臂支承装置，安装和支承能够操纵四只阀门的各摇臂。不过，这种复杂的装置，可能制造费用很高，在单独一根轴上安装两个平行的摇臂，并在一另外的轴上安装一经过修改的第三摇臂以操纵两只阀门。其次，这种装置无法为最佳地定位和支承可操纵每一发动机气缸中四只阀门的所需各摇臂提供低成本的解决办法。
因而，先前技术一直无法提供能够装在发动机缸盖上的一种简单的、低成本摇臂支承装置，以致摇臂组件的各部件能够啮合现有的各发动机零部件，从而以最佳方式定位和支承可操纵每一发动机气缸中四只阀门所需的各摇臂。存在着对于这样一种摇臂支承装置的需要。
发明概要因而本发明的一项主要目的是，克服先前技术的各种缺点并提供一种在发动机缸盖上单独地安装和支承可操纵每一发动机气缸四只阀门所需的各摇臂和各相关部件的、简单而又低成本的摇臂支承装置。
本发明的另一项目的是，提供一种低成本的烧结加工而成的支承装置，用于把单独一个摇臂安装在相对于一部柴油发动机之中几个其它摇臂的一个最佳的阀门操纵位置上。
本发明的又一项目的是，提供一种摇臂支承装置，用于支承一对能够啮合于现有各发动机部件以操纵与每一发动机气缸相关的四只阀门的摇臂。
前述各项目的实现的方式是，提供一种简单的低成本摇臂支承装置，能够与现有的各发动机阀门操纵部件一起在最佳的各操纵位置上把一对可操纵每一气缸四只发动机气缸阀门的摇臂支承在一发动机缸盖上面。此摇臂支承装置包括一固紧于发动机缸盖的支承座，设计得以偏移关系支承和定位两个分立的支座和轴件，在每一轴件上装有一摇臂作往复摇动，摇臂以最佳方式定位以操纵一对发动机气缸阀门。此支承座是由一种烧结金属制成的。
其它各项目的和优点将从以下的说明书、权利要求和附图中显然可见。
附图的简要描述
图1A是一发动机缸盖的透视顶视图，表明装在缸盖上的按照本发明的各定位支承座和各摇臂组件，其中显示一摇臂与一发动机推杆相接触；图1B是从与图1A相反的方向看到的图1A中发动机缸盖、各定位支承座和各摇臂组件的透视顶视图；图2是一发动机缸盖的顶视图，表明根据本发明的三个摇臂组件；图3是一按照本发明的摇臂组件的分解透视图；图4是沿着直线4-4所取的、图2中发动机缸盖的横截面视图；图5是沿着直线5-5所取的、图2中发动机缸盖的横截面视图；以及图6是沿着直线6-6所取的、图2中发动机缸盖的横截面视图。
优选实施例的描述可供发动机各部件以最佳效率发挥作用的位置往往受到各种设计考虑的限制，即必须估计到不能挪动或重新定位的其它一些发动机部件的位置。当一台发动机重新设计以便为每一气缸装设四只阀门来代替通常的两只阀门时，某些驱动系统和阀门操作装置是不可挪动的。这就要求修改其它一些驱动系统和阀门操纵装置以确保各阀门以最佳效率工作。推杆的位置，比如说，是相对固定的和不可更改的。结果，用以形成各推杆与各阀门之间的驱动连接装置的各摇臂必须定位得致使一摇臂的一端可以由一推杆接触，并致使摇臂的另一端接触操纵每一气缸相关的四只阀门中的两只所需要的十字头或其它装置。各摇臂与现有发动机零部件相啮合的需要，再结合由发动机缸盖所提出的空间限制，看来会为每组四只气缸阀门所需的一对摇臂规定复杂的支承装置。本发明为摇臂组件提供低成本支承座，既可安装支承各单个摇臂的轴件，又为各摇臂提供适当的轴向定位。尽管摇臂支承装置的形状显得复杂些，但这种设计确实可使成本降低，因为此装置可以烧结成形而不用机加工。本发明的摇臂组件也可以有效地安装一对摇臂，以致在发动机运转期间各摇臂可以自由往复摇动并避免与例如各阀簧这种构件相接触。
本设计采用单独的各摇臂，各自单独地装在其本身的轴和支座上以围绕此轴的轴线往复摇动。单一的支承装置支承着操纵与每一气缸相关的四只阀门要求的两个摇臂的各轴和支座。这种结构提供了此前采用各种现有的摇臂支承组件所未达到的灵活性。
现在参照附图。图1A和1B表明发动机缸盖10的两幅相反的透视图，缸盖上面装有几部根据本发明的摇臂组件12。在图1A中，缸盖是从发动机驱动系统的推杆一侧观看的，而在图1B中，缸盖是从发动机驱动系统的阀门一侧观看的。发动机缸盖相对于发动机驱动系统之中的各主要零件的尺寸和形态不易于有很大的变动。此外，某些驱动部件，比如构成实心推杆16与由摇臂组件12操纵的各排气阀(未画出)之间的联杆的推杆14是相对固定的。尽管在此示出的是实心推杆16及其相关的推杆14，但本发明的摇臂组件也可以有效地与其它一些类似的构件一起使用，比如液压挺杆之类。因而，本发明的摇臂组件12设计得提供了在各种缸盖形态和尺寸的范围之内的各种必需的操作上的连接。其次，各摇臂支承座的形态使得可能精确地把各摇臂定位在发动机缸盖上面。
每一摇臂组件12包括一对摇臂18和20，围绕基本上平行于缸盖纵向轴线的一根轴线往复摇动或枢转，以便响应发动机驱动系统的运动而抬起和放下吸气和排气阀门。在图1A和1B中可以看出和在其它附图中可以更为清楚地看出，每一摇臂18或20绕之往复运动的各条轴线并不是同轴的或对齐的，而是彼此稍微有所偏移。各摇臂的这种偏移安装提供了最大的灵活性，以便把各摇臂安置在将会在每一气缸带有四只阀门的发动机驱动系统中形成各种必需的啮合连接的位置上。一种支承座22，具有图示的复杂形状，制成并固定于缸盖10。
支承座22的结构可容放一排气摇臂18，通过一十字头24连接于两只排气阀门26和28，以及一吸气摇臂20，通过一十字头30连接于两只吸气阀门，在图1A和1B中只画出一只阀门32。支承座22可精确地定位摇臂18和20，以致各自能够形成在其相应推杆14与十字头件24、30之间的各种必需的驱动连接。在发动机缸盖上，可供用以容放所有这些构件在其适当的方位上的空间是受到限制的。不过，发明人设计出了一种摇臂组件支承座22，不仅符合所有必要的设计约束条件，而且尽管形状复杂但成本很低。支承座22，最好是由铁或钢制成，不需要作昂贵的机加工，而可以烧结出来。每一排气摇臂18可以单独地相对于其对应的吸气摇臂20安装在支承座22上面，这在下面将会详细说明，在图示的偏移配置中有效地啮合发动机驱动系统的各推杆和各阀门。
图2是发动机缸盖10的一端的顶视图，表明三个摇臂组件12的位置，每一组件包括一排气摇臂18和一吸气摇臂20。排气摇臂18转动轴线a相对于吸气摇臂20转动轴线b的偏移关系可以在图2的左端清楚地看到。此外，为形成与各推杆和各阀门十字头二者的必需的啮合接触、同时避开其它各发动机部件而需要的每一排气摇臂18和每一吸气摇臂20的不同形态也可在图2中清楚地看到。各排气摇臂18稍微大于和在形状上不同于各吸气摇臂20。
图3以分解透视图表明按照本发明的一种摇臂组件12的各主要部件。把吸气和排气摇臂安装在沿轴向偏移的位置上以致各摇臂在各推杆与各吸气和排气阀门之间形成最佳驱动连接的支承座22的形态在图3中可以清楚地看到。每一支承座22包括一排气摇臂支承垫23和一吸气摇臂支承垫29，由一桥接部分27连接起来。设计这种形态目的在于精确地安装一对摇臂，而且具有当每一摇臂装在一单独轴件上时所容许的灵活性。在排气摇臂支承垫23和在吸气摇臂支承垫25上面分别装有两个支座36和38，每一支座具有一凹下的上表面40、42，曲率半径定得可以分别容放一基本上圆柱形的轴件44、46。每一轴件44、46刚性地固紧于其相应的支座36、38，并通过支承座22固紧于缸盖10。支座36和轴件44把排气摇臂18装于垫23，而支座38和轴件46把吸气摇臂20装于垫25。每一摇臂18、20包括一相应的安装孔眼48、50。圆柱形轴件44穿过孔眼48以便把摇臂18装于支座36，而圆柱形轴件46穿过孔眼50以便把摇臂20装于支座38。各安装螺栓(未画出)用来把每一圆柱形轴件44、46刚性地固紧于其相应的支座。螺栓容放孔52和54设置在圆柱形轴件44和46之中与支座36和38之中的螺栓容放孔56和58对齐，因而把各摇臂支承装置固紧于支承座22，使摇臂18和20正确取向以触接相应的推杆和一对阀门。
每一摇臂18、20具有一推杆接触端60、62和一阀门十字头接触端64、66。于每一推杆接触端60、62固紧一摇臂调节螺丝68，最好是用一锁紧螺帽70。阀门十字头接触端64和66分别固紧于十字头固紧组件72和74。每一十字头固紧组件最好是包括一摇臂承口76、一O形密封圈78，以及一摇臂端部枢轴80。
图4表明本发明的摇臂组件沿着图2中直线4-4的横截面视图。这一视图显示了吸气摇臂26和排气摇臂18相对于阀门34的位置。图中一盖罩11，遮住摇臂组件。
图5表明本发明的摇臂组件沿着图2中直线5-5的横截面图。排气摇臂18、推杆14和推杆16与排气阀门26和28之间的连接详细地示于图5之中。
图6表明本发明的摇臂组件沿着图2中直线6-6的横截面视图。吸气摇臂20、推杆14与吸气阀门32和34之间通过十字头30的连接详细地示于图6。此外，图6显示了用以向轴件46和向吸气摇臂20供给润滑剂的润滑剂通路系统。支承座22和支座38之中的润滑剂槽道82连通于发动机缸盖10之中的润滑剂孔眼84。润滑剂孔眼84从发动机润滑剂供应源(未画出)把润滑剂传送到润滑剂槽道82内并通过一孔口86传送到轴件46和摇臂20。当摇臂20在轴件46上往复摇动时，润滑剂流动在轴件46周围并流到吸气摇臂20的内侧上表面上面。用于排气摇臂18的轴件44包括一类似的润滑剂槽道和孔口(未画出)。
工业实用性本发明的摇臂支承组件的主要用途在于，把吸气和排气摇臂安装在缸盖上以便在每一发动机气缸采用四只阀门的一种内燃机，特别是一种压缩点火式柴油机的各推杆与各气缸阀门之间提供必要的操作上的驱动连接。
权利要求
1.一种用于内燃机的摇臂组件，装在发动机缸盖上以提供在相关的各发动机推杆与联接于单独一发动机气缸的一对吸气阀门和一对排气阀门之间的驱动连接，所述摇臂组件包括(a)一吸气摇臂，以驱动方式在一端处连接于一推杆和在另一端处连接于此对吸气阀门；(b)一排气摇臂，以驱动方式在一端处连接于一推杆和在另一端处连接于此对排气阀门；(c)一支承座，装在发动机缸盖上，包括一吸气摇臂支承垫部分和一排气摇臂支承垫部分，由一桥接部分连接起来，其中所述支承座设计得致使吸气摇臂支承垫部分与排气摇臂支承垫部分非对称地偏移开来；(d)一吸气摇臂支座，装在构造得便于容放一吸气摇臂轴的吸气摇臂支承垫部分上面；以及(e)一排气摇臂支座，装在构造得便于容放一排气摇臂轴的排气摇臂支承垫部分上面，其中所述吸气摇臂可枢转地装在所述吸气摇臂轴上和所述排气摇臂可枢转地装在所述排气摇臂轴上，以致所述吸气摇臂的枢转轴向与所述排气摇臂的枢转轴向平行地偏移开来，而每一所述摇臂以最佳方式定位，以便在发动机运转期间在其相关的推杆与一对阀门之间自由地枢转。
2.如权利要求1所述的摇臂组件，其中所述支承座由烧结金属制成。
3.如权利要求2所述的摇臂组件，其中所述支承座由铁或钢制成。
4.如权利要求2所述的摇臂组件，其中所述吸气摇臂以驱动方式连接于与一对吸气阀门连接的一阀门十字头件，而所述排气摇臂以驱动方式连接于与一对排气阀门连接的一阀门十字头件。
5.如权利要求4所述的摇臂组件，其中所述吸气摇臂支座和所述吸气摇臂轴件刚性地固紧于所述吸气摇臂支承垫部分，以及所述排气摇臂支座和所述排气摇臂轴件刚性地固紧于所述排气摇臂支承垫部分。
6.如权利要求5所述的摇臂组件，其中所述吸气摇臂支承垫部分和所述吸气摇臂支座，以及所述排气摇臂支承垫部分和所述排气摇臂支座，各自包括润滑槽道，用于当每一摇臂围绕其相应的轴件枢转时向每一所述吸气摇臂轴件和所述排气摇臂轴件供给润滑剂。
7.一种用于内燃机摇臂组件的支承座，此摇臂组件包括一吸气和一排气摇臂，每一所述摇臂以一适当的轴向位置装在所述支承座上处于一最佳操作位置，以提供在一发动机推杆与一对吸气阀门或一对排气阀门之间的驱动连接，所述支承具有一种平面形状，其中所述支承的一吸气摇臂支承部分相对于一排气摇臂支承部分定位得致使所述吸气摇臂支承部分的中心偏移开并不对中于所述排气摇臂支承部分的中心。
8.如权利要求7所述的支承座，其中所述支承座是由烧结金属制成的。
9.如权利要求8所述的支承座，其中所述支承座是由铁或钢制成的。
10.一种内燃机，包括一驱动系统和连通于缸盖的多个气缸，其中每一气缸具有与之相关的一对吸气阀门和一对排气阀门，所述每对吸气和所述每对排气阀门由一摇臂组件可操作地连接于发动机驱动系统，其中所述摇臂组件包括(a)一吸气摇臂，定位得可提供一推杆与一对吸气阀门之间的连接；(b)一排气摇臂，定位得可提供一推杆与一对排气阀门之间的连接；以及(c)一支承座，构造为可把吸气摇臂装在一吸气摇臂支承垫部分，所在的位置与上面装有一排气摇臂的一排气摇臂支承垫部分非对称地偏移，其中所述吸气摇臂可枢转地装在所述吸气摇臂支承垫上的一吸气摇臂支座上面，以及所述排气摇臂可枢转地装在所述排气摇臂支承垫上的一排气摇臂支座上面，以致所述吸气摇臂的枢转轴向从所述排气摇臂的枢转轴向平行地偏移开来，以及每一所述摇臂以最佳方式定位得可在发动机运转期间，在其相关的推杆与一对阀门之间自由地往复摇动。
11.如权利要求10所述的内燃机，其中所述摇臂组件支承座是由烧结金属制成的。
12.如权利要求10所述的内燃机，其中所述摇臂组件支承座是由铁或钢制成的。
13.如权利要求11所述的内燃机，其中所述吸气摇臂以驱动方式连接于与一对吸气阀门连接的一阀门十字头件，而所述排气摇臂以驱动方式连接于与一对排气阀门连接的一阀门十字头件。
14.如权利要求13所述的内燃机，其中所述吸气摇臂支座和所述吸气摇臂轴件刚性地固紧于所述吸气摇臂支承垫部分，以及所述排气摇臂支座和所述排气摇臂轴件刚性地固紧于所述排气摇臂支承垫部分。
15.如权利要求14所述的内燃机，其中所述吸气摇臂支承垫部分和所述吸气摇臂支座，以及所述排气摇臂支承垫部分和所述排气摇臂支座，各自包括润滑槽道，用于当每一摇臂围绕其相应轴件枢转时向每一所述吸气摇臂轴件和所述排气摇臂轴件供给润滑剂。
全文摘要
提供一种摇臂组件,用于每一气缸采用四只阀门的内燃机,此摇臂组件包括一低成本支承座,由烧结金属制成,设计得可以支承并以沿轴向偏移的相对位置来精确地定位一吸气和一排气摇臂,以便提供各发动机推杆与各气缸阀门之间的驱动连接。
文档编号F01M9/10GK1175991SQ96192117
公开日1998年3月11日 申请日期1996年10月16日 优先权日1995年10月31日
发明者R·D·斯韦兰德, F·M·拉森勒尔 申请人:卡明斯发动机公司