專利名稱：具有液壓挺桿的可調(diào)節(jié)閥門機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)，且更具體地，涉及內(nèi)燃機(jī)，在其中使用關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)或多個(gè)閥門機(jī)構(gòu)的一根或多根液壓挺桿。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃機(jī)通常使用閥門打開和關(guān)閉以使燃料/空氣混合物流入發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸并且使廢氣流出氣缸。閥門的打開和關(guān)閉通常由一個(gè)或者多個(gè)旋轉(zhuǎn)凸輪驅(qū)動(dòng)。典型地，閥門不是直接由凸輪驅(qū)動(dòng)，而是由閥門機(jī)構(gòu)的部件驅(qū)動(dòng)，其再由凸輪驅(qū)動(dòng)。
內(nèi)燃機(jī)的閥門機(jī)構(gòu)可采取多種不同形式。例如，通常，閥門通過與其相關(guān)的閥桿連接到搖臂的第一端，該搖臂可旋轉(zhuǎn)地連接到氣缸蓋上。在凸輪接近于發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱和曲軸的發(fā)動(dòng)機(jī)中，搖臂的第二端可再由置于凸輪和搖臂的第二端之間的推桿和其它連接部件驅(qū)動(dòng)。在其它應(yīng)用靠近于氣缸蓋的凸輪的發(fā)動(dòng)機(jī)中(如，“頂置式凸輪”發(fā)動(dòng)機(jī))，搖臂的第二端本身可由凸輪驅(qū)動(dòng)。
在許多具有各種類型的閥門機(jī)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)中，在沿閥門機(jī)構(gòu)的點(diǎn)處應(yīng)用一根或多根液壓挺桿(也稱為“液壓推桿”或“液壓間隙調(diào)節(jié)器”)。例如，液壓挺桿可應(yīng)用于凸輪(或者擱置在凸輪上的凸輪從動(dòng)件)和連接到搖臂上的推桿之間。又如，液壓挺桿可用于搖臂和閥門的閥桿之間。使用這樣的液壓挺桿以補(bǔ)償可出現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)的閥門機(jī)構(gòu)中的間隙，例如，由發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行溫度的變化導(dǎo)致的閥門機(jī)構(gòu)部件(如推桿)的長(zhǎng)度的輕微改變所引起的間隙。
為了保證液壓挺桿的安靜和可靠的操作，始終向挺桿的低壓和高壓儲(chǔ)油器提供足夠量的油是很重要的。經(jīng)常遇到的問題是，在發(fā)動(dòng)機(jī)停車期間，油會(huì)從液壓挺桿的儲(chǔ)油器中滲出或者排出。在發(fā)動(dòng)機(jī)的后繼啟動(dòng)中，至少液壓挺桿的高壓儲(chǔ)油器，或許還有低壓儲(chǔ)油器可損耗油并主要包含空氣。因此，液壓挺桿可過于容易且過度地壓縮，結(jié)果在閥門機(jī)構(gòu)中產(chǎn)生間隙。這又可導(dǎo)致(至少暫時(shí)地)不期望的噪聲或者不正確的閥門定時(shí)，及導(dǎo)致對(duì)閥門機(jī)構(gòu)部件(包括挺桿自身)的損壞。就破壞的液壓挺桿可導(dǎo)致閥門動(dòng)作定時(shí)的改變而言，這還可負(fù)面地影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能的其它特性，例如發(fā)動(dòng)機(jī)排放。
這些涉及液壓挺桿的問題還復(fù)合在采用自動(dòng)減壓(ACR)機(jī)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)中。如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所公知的，這樣的機(jī)構(gòu)通常包括一種部件，其根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的速度驅(qū)動(dòng)，改變凸輪表面的一部分。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)速度低時(shí)，例如在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，在凸輪底部形成突出或者凸起，當(dāng)挺桿與其相遇時(shí)，凸起引起液壓挺桿遠(yuǎn)離凸輪的軸線沿徑向向外移動(dòng)。凸起和凸輪的定位使得，在發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮沖程中，挺桿的運(yùn)動(dòng)又引起排氣閥門稍微打開，從而有利于發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)。此外，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)速度提高時(shí)，例如在發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行中，凸起消除，所以排氣閥門在發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮沖程中保持關(guān)閉，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)功率最大化。
ACR機(jī)構(gòu)的主要效果為，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)在壓縮沖程中打開排氣閥門，因?yàn)榇诵Ч麅H在閥門機(jī)構(gòu)與該閥門，由于凸輪的徑向尺寸因凸起引起的增加而聯(lián)通時(shí)才能實(shí)現(xiàn)，因此當(dāng)此發(fā)生時(shí)使閥門機(jī)構(gòu)中的任何液壓挺桿適當(dāng)?shù)丶訅菏呛苤匾?。然而，如上所述，在發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)中，油從液壓挺桿中的損耗及導(dǎo)致的間隙通常就在此時(shí)達(dá)到最大。因此，在應(yīng)用ACR機(jī)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)中使用液壓挺桿會(huì)特別有問題。
給定這些涉及在發(fā)動(dòng)機(jī)，特別是使用ACR機(jī)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)中使用液壓挺桿的問題，已進(jìn)行了各種嘗試以開發(fā)方法和裝置，用于阻止或降低當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)停車和/或在其啟動(dòng)時(shí)，油從液壓挺桿中的損耗，或至少降低油的損耗的負(fù)面影響。然而，這些傳統(tǒng)的方法和裝置各自具有其自身的缺點(diǎn)。
例如，一種現(xiàn)有方法是由閥門機(jī)構(gòu)的堆積公差來決定液壓挺桿可滲出的量。然而，這通常伴隨有相對(duì)較寬和隨機(jī)的分布，從而，隨著液壓挺桿滲出的量的變化，導(dǎo)致ACR作用的量從發(fā)動(dòng)機(jī)到發(fā)動(dòng)機(jī)及從啟動(dòng)到啟動(dòng)的顯著變化。這種ACR作用的變化將導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)性能的不期望的變化。
第二種傳統(tǒng)方法涉及利用完全不滲油的液壓挺桿。這可通過使用密封液壓挺桿而實(shí)現(xiàn)，如在名為“獨(dú)立液壓挺桿”的美國專利第4,574,750號(hào)中所述的那些液壓挺桿。然而，如那些依照該專利所構(gòu)造的液壓挺桿比傳統(tǒng)的液壓挺桿更加復(fù)雜和昂貴。此外，如那些在該專利中所述的液壓挺桿，由于其依靠撓性膜材，所以會(huì)不如傳統(tǒng)液壓挺桿耐用。
阻止/減少液壓挺桿滲漏的第三種傳統(tǒng)方法涉及，設(shè)計(jì)包括有儲(chǔ)油器和/或閥門或反虹吸特征的發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)。然而，這些特征同樣會(huì)顯著增加發(fā)動(dòng)機(jī)部件，特別是氣缸蓋和/或曲軸箱的復(fù)雜性及成本。
因此，將會(huì)有利的是，如果能夠設(shè)計(jì)出新的方法或裝置，用以降低因油從液壓挺桿中的損耗所導(dǎo)致的發(fā)動(dòng)機(jī)性能的受損程度，特別是在發(fā)動(dòng)機(jī)首次啟動(dòng)時(shí)。將會(huì)特別有利的是，如果這樣的新方法或裝置可限制油從液壓挺桿中的損耗對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)中的ACR機(jī)構(gòu)的性能的負(fù)面影響程度。另外，將會(huì)有利的是，如果這樣的新方法或裝置不需要復(fù)雜或昂貴的液壓挺桿設(shè)計(jì)或者其它發(fā)動(dòng)機(jī)部件，并且以較為一致的方式影響發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人認(rèn)識(shí)到可調(diào)節(jié)閥門機(jī)構(gòu)(AVT)可應(yīng)用于減少因油從閥門機(jī)構(gòu)的液壓挺桿中的損耗而產(chǎn)生的間隙量，且因此可應(yīng)用于降低這樣的間隙的負(fù)面影響，包括，例如，不一致的自動(dòng)減壓(ACR)功能。具體地，AVT的使用使得能夠?qū)⒁簤和U的標(biāo)稱運(yùn)行長(zhǎng)度設(shè)置為顯著地小于(例如，更加收縮)傳統(tǒng)設(shè)置的長(zhǎng)度，該傳統(tǒng)設(shè)置位于挺桿的最大(最擴(kuò)張)和最小(最收縮)長(zhǎng)度的中間。因此，挺桿在其滲漏時(shí)可縮短的量減小，使得即使在挺桿損壞時(shí)足夠的ACR作用仍可繼續(xù)進(jìn)行，并且使得否則可能發(fā)生的油損耗的其它負(fù)面結(jié)果得以減少，其中包括不期望的噪聲、不正確的閥門定時(shí)和對(duì)閥門機(jī)構(gòu)部件的可能的損壞。本發(fā)明適用于所有具有液壓部件(挺桿、推桿、調(diào)節(jié)器等)的閥門機(jī)構(gòu)，包括但不限于那些還具有ACR機(jī)構(gòu)的閥門機(jī)構(gòu)。
具體地，本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)中的閥門機(jī)構(gòu)，其中閥門機(jī)構(gòu)包括閥門、凸輪和至少一個(gè)連接部件。閥門機(jī)構(gòu)還包括液壓挺桿，其具有標(biāo)稱長(zhǎng)度且通過至少一個(gè)連接部件至少間接地連接在閥門和凸輪之間。閥門機(jī)構(gòu)還包括改變液壓挺桿的標(biāo)稱長(zhǎng)度的機(jī)構(gòu)，使得標(biāo)稱長(zhǎng)度更顯著地接近于液壓挺桿的最小長(zhǎng)度，而不是液壓挺桿的最大長(zhǎng)度。
本發(fā)明還涉及內(nèi)燃機(jī)，其包括曲軸箱、由曲軸箱支撐的曲軸以及具有凸輪的凸輪軸，其中凸輪軸由曲軸箱支撐并且可旋轉(zhuǎn)地連接到曲軸上，使得曲軸的旋轉(zhuǎn)引起凸輪軸的旋轉(zhuǎn)。內(nèi)燃機(jī)還包括閥門和至少一個(gè)連接閥門與凸輪的部件，其中該至少一個(gè)部件包括有液壓挺桿。內(nèi)燃機(jī)還包括調(diào)節(jié)關(guān)于液壓挺桿的標(biāo)稱位置的機(jī)構(gòu)，使得標(biāo)稱位置更接近于液壓挺桿達(dá)最小長(zhǎng)度的第一位置，而不是液壓挺桿達(dá)最大長(zhǎng)度的第二位置。
本發(fā)明還涉及配置內(nèi)燃機(jī)的液壓挺桿的方法。該方法包括提供包括有液壓挺桿的閥門機(jī)構(gòu)，其中閥門機(jī)構(gòu)通過液壓挺桿至少間接地連接發(fā)動(dòng)機(jī)的凸輪與發(fā)動(dòng)機(jī)的閥門。該方法還包括調(diào)節(jié)閥門機(jī)構(gòu)的至少一個(gè)部件以設(shè)置液壓挺桿的標(biāo)稱長(zhǎng)度，從而使標(biāo)稱長(zhǎng)度更顯著地接近于液壓挺桿的最小長(zhǎng)度，而不是液壓挺桿的最大長(zhǎng)度。


圖1是示例性的內(nèi)燃機(jī)的透視圖，其中實(shí)施了依照本發(fā)明的特定實(shí)施例給出的具有液壓挺桿的可調(diào)節(jié)閥門機(jī)構(gòu)。
圖2是依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例給出的示例性可調(diào)節(jié)閥門機(jī)構(gòu)的橫剖視圖，其包括有液壓挺桿并可在圖1所示的發(fā)動(dòng)機(jī)中實(shí)施。
具體實(shí)施例方式
參考圖1，示出了示例性的內(nèi)燃機(jī)的透視圖，在其中可實(shí)施本發(fā)明的一些實(shí)施例，該內(nèi)燃機(jī)為威斯康星州科勒市的科勒公司設(shè)計(jì)的單缸、立式曲軸“單指令”內(nèi)燃機(jī)10。和許多其他內(nèi)燃機(jī)一樣，發(fā)動(dòng)機(jī)10包括曲軸箱12和鼓風(fēng)機(jī)箱14，其內(nèi)部是風(fēng)扇16和飛輪(未示出)。發(fā)動(dòng)機(jī)10還包括啟動(dòng)機(jī)18、氣缸20、氣缸蓋22(其包括空氣進(jìn)氣口和排氣口，未示出)和搖臂罩24。如本領(lǐng)域中所公知的，在發(fā)動(dòng)機(jī)10運(yùn)行時(shí)，活塞(未示出)在氣缸20中朝向和離開氣缸蓋22做往返運(yùn)動(dòng)?；钊倪\(yùn)動(dòng)又引起豎直定向的曲軸26的旋轉(zhuǎn)，以及與曲軸連接的風(fēng)扇16和飛輪的旋轉(zhuǎn)。
盡管圖1所示的實(shí)施例是單缸、立式曲軸內(nèi)燃機(jī)，本發(fā)明還適用于具有一個(gè)或多個(gè)閥門機(jī)構(gòu)且在閥門機(jī)構(gòu)中使用一根或多根液壓挺桿的任何內(nèi)燃機(jī)或者其它類型的發(fā)動(dòng)機(jī)。因此，本發(fā)明意圖適用于多種內(nèi)燃機(jī)和其它發(fā)動(dòng)機(jī)，包括柴油機(jī)和壓縮機(jī)系統(tǒng)等中使用的發(fā)動(dòng)機(jī)、具有雙缸或多缸的發(fā)動(dòng)機(jī)、及具有水平或豎直定向的曲軸的發(fā)動(dòng)機(jī)。
轉(zhuǎn)到圖2，示出了發(fā)動(dòng)機(jī)10的示例性可調(diào)節(jié)閥門機(jī)構(gòu)(AVT)30的部件的橫截面。具體地，可調(diào)節(jié)閥門機(jī)構(gòu)30包括凸輪軸34上的凸輪32，其通常由曲軸26(通常間接地，如，通過齒輪或帶)驅(qū)動(dòng)。此外，閥門機(jī)構(gòu)30還包括閥門44。閥門44包括閥桿部分46和閥頭部分48。閥頭部分48的打開和關(guān)閉控制燃料/空氣混合物或者廢氣是否可以進(jìn)入或者排出氣缸20(分別取決于閥門是吸氣閥門還是排氣閥門)。
連接閥門44和凸輪32的是可調(diào)節(jié)閥門機(jī)構(gòu)30的一系列附加部件。具體地，這些附加部件包括液壓挺桿50、推桿52和搖臂54。如圖2所示，搖臂54的第一端56與閥桿部分46接合且搖臂的第二端58與推桿52的第一端60連接。推桿52的第二端62再可旋轉(zhuǎn)地或以其他方式連接到液壓挺桿50的第一端64，該液壓挺桿50的第二端擱置在凸輪32上面。如隨后進(jìn)一步討論的，通過雙頭螺栓100對(duì)搖臂54關(guān)于氣缸蓋22可旋轉(zhuǎn)地進(jìn)行支撐。
在另外的實(shí)施例中，可調(diào)節(jié)閥門機(jī)構(gòu)30的部件，特別是閥門44和凸輪32之間的附加部件，可與圖2所示部件不同。例如，液壓挺桿不直接擱置在凸輪上，而可直接或間接擱置在凸輪從動(dòng)件(未示出)上，該凸輪從動(dòng)件再擱置在凸輪上。此外，例如，液壓挺桿也可位于沿著閥門機(jī)構(gòu)30的不同位置，例如在推桿和搖臂之間而不是在推桿和凸輪之間。另外，盡管圖1和圖2所示的實(shí)施例是頂置閥門(OHV)式內(nèi)燃機(jī)，其中凸輪和凸輪軸接近曲軸箱放置，本發(fā)明還適用于具有帶液壓挺桿的不同的閥門機(jī)構(gòu)配置的發(fā)動(dòng)機(jī)，例如頂置凸輪(OHC)式發(fā)動(dòng)機(jī)，其中凸輪接近氣缸蓋放置，或者缸內(nèi)閥門(VIB)式發(fā)動(dòng)機(jī)，其中閥門位于發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體中而不是氣缸蓋中。
在本實(shí)施例中，凸輪32不僅包括具有恒定半徑38的基圓部分36，還包括超出該半徑向外伸出的固定凸角40。此外，凸輪32還包括圖2所示的可伸縮突出或凸起42，其離開與固定凸角40相反的基圓部分36向外突出。凸起42是向外突出，還是代之以，部分地或全部地向內(nèi)收縮以便其不伸出基圓部分36的半徑38之外，是由自動(dòng)減壓(ACR)機(jī)構(gòu)(未示出)的運(yùn)行來控制的，其中可伸縮凸起構(gòu)成其一部分。如上所述，ACR機(jī)構(gòu)可以采用本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所公知的各種形式中的任何形式。通常，ACR機(jī)構(gòu)配置為，其運(yùn)行使得當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)以低速運(yùn)行時(shí)(例如，發(fā)動(dòng)機(jī)剛剛開始運(yùn)行時(shí))凸起42向外突出，然后當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到正常運(yùn)行速度時(shí)縮回。
此外如圖2所示，液壓挺桿50具有傳統(tǒng)設(shè)計(jì)并且包括外套部分68，其中置有內(nèi)柱塞部分70。更具體地，外套部分68包括位于挺桿第二端66的底座72，其擱置在凸輪32上，而內(nèi)柱塞部分70包括外端74，其與推桿52的第二端62連接/接觸。外套部分68以及可滑動(dòng)進(jìn)出外套部分的內(nèi)柱塞部分70的相對(duì)位置，不僅受液壓挺桿50與閥門機(jī)構(gòu)30的外部部件(如凸輪32和推桿52)之間的相互作用的控制，而且受挺桿的第一室76和第二室78內(nèi)各自的相對(duì)油壓、以及置于挺桿的兩個(gè)部分之間的彈簧80的控制。
具體地，第一室76是在內(nèi)柱塞部分70中的低壓室，通過貫穿內(nèi)柱塞部分的側(cè)壁的第一油槽81向其內(nèi)注油(或者其它潤(rùn)滑劑)。油從形成于外套部分68和內(nèi)柱塞部分70之間的內(nèi)槽82提供給第一油孔81。再從外部來源(未示出)通過貫穿外套部分68的側(cè)壁的第二油槽84向內(nèi)槽82注油。此外，第二室78是形成于內(nèi)柱塞部分70的內(nèi)端86和外套部分68的內(nèi)部之間的高壓室。彈簧80包含在第二室78中。
內(nèi)柱塞部分70的內(nèi)端86中的止回閥88只允許油向一個(gè)方向流動(dòng)，即，從第一室76到第二室78。特別是當(dāng)在推桿52和凸輪32之間的液壓挺桿50上施加的壓力趨于減少時(shí)，例如，當(dāng)凸輪旋轉(zhuǎn)使得固定凸角40移過挺桿并且挺桿與凸輪的基圓部分36開始接觸時(shí)，油從第一室76流到第二室78。當(dāng)挺桿50的底座72(由于固定凸角40或由于凸起42)再次開始被推離凸輪32的中心軸時(shí)，止回閥88阻止油從第二室78流回到第一室76中。就油離開第二室78而言，其通過流經(jīng)內(nèi)柱塞部分70和外套部分68之間的狹窄間隙而實(shí)現(xiàn)。
如所示出的，液壓挺桿50的內(nèi)柱塞部分70可在相關(guān)于外套部分68的運(yùn)動(dòng)范圍90內(nèi)具有多個(gè)位置，其中圖2所示的運(yùn)動(dòng)范圍相關(guān)于沿外套部分68的內(nèi)表面形成的肩92。在圖2所示的挺桿的情況下，運(yùn)動(dòng)范圍90是通過肩92及脊94所確定的，其中肩92限制了內(nèi)柱塞部分70進(jìn)入外套部分68的運(yùn)動(dòng)并因此限制了挺桿的收縮，而脊94限制了內(nèi)柱塞部分向外離開外套部分的運(yùn)動(dòng)并因此限制了挺桿的擴(kuò)張。內(nèi)柱塞部分70和外套部分68的相對(duì)位置確定了液壓挺桿50的總長(zhǎng)。
當(dāng)關(guān)于可調(diào)節(jié)閥門機(jī)構(gòu)30實(shí)施時(shí)，內(nèi)柱塞部分70具有相對(duì)于外套部分68的標(biāo)稱位置以使挺桿具有標(biāo)稱長(zhǎng)度。該標(biāo)稱位置/長(zhǎng)度設(shè)置為使閥門機(jī)構(gòu)30沒有間隙。盡管在發(fā)動(dòng)機(jī)10的操作中隨凸輪32的旋轉(zhuǎn)，液壓挺桿50的總長(zhǎng)108及內(nèi)柱塞部分70和外套部分68的相對(duì)位置分別與標(biāo)稱長(zhǎng)度和標(biāo)稱位置有微小變化(例如，千分之幾英寸)，與標(biāo)稱長(zhǎng)度/位置的更顯著的變化只因特定原因而發(fā)生。具體地，與標(biāo)稱長(zhǎng)度/位置的更顯著的變化通常僅發(fā)生在(1)補(bǔ)償由于發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行溫度的變化及相應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)閥門機(jī)構(gòu)部件的擴(kuò)張/收縮而在閥門機(jī)構(gòu)30中產(chǎn)生的間隙，(2)補(bǔ)償由于一個(gè)或多個(gè)閥門機(jī)構(gòu)部件隨時(shí)間的磨損可產(chǎn)生的間隙，以及(3)作為在發(fā)動(dòng)機(jī)停車時(shí)油損耗的結(jié)果。在使用單一設(shè)置(不可調(diào)節(jié))的閥門機(jī)構(gòu)的傳統(tǒng)系統(tǒng)中，內(nèi)柱塞部分70將具有以第一距離96遠(yuǎn)離其最收縮位置的傳統(tǒng)標(biāo)稱位置，其中第一距離大約為內(nèi)柱塞部件的運(yùn)動(dòng)范圍90的50％。換言之，在傳統(tǒng)系統(tǒng)中液壓挺桿的傳統(tǒng)標(biāo)稱長(zhǎng)度大約位于挺桿的最大長(zhǎng)度和最小長(zhǎng)度的中間。
與這種傳統(tǒng)系統(tǒng)相反且依照本發(fā)明，閥門機(jī)構(gòu)30為可調(diào)節(jié)閥門機(jī)構(gòu)，其中一個(gè)或多個(gè)閥門機(jī)構(gòu)部件的一個(gè)或多個(gè)位置設(shè)置是可變化的。具體地，在圖2所示的實(shí)施例中，相關(guān)于氣缸蓋22(且因此相關(guān)于凸輪32)的搖臂54的位置是可改變的。如所示出的，搖臂54安裝在雙頭螺栓100的樞軸98上，雙頭螺栓100又由氣缸蓋22驅(qū)動(dòng)和支撐(見圖1)。樞軸98和相應(yīng)地?fù)u臂54關(guān)于雙頭螺栓100的剩余部分的位置，可以通過改變螺紋調(diào)節(jié)螺母102關(guān)于雙頭螺栓的位置、然后由緊定螺釘104鎖定調(diào)節(jié)螺母的位置來進(jìn)行設(shè)置。
更具體地，調(diào)節(jié)螺母102和緊定螺釘104限制樞軸98遠(yuǎn)離氣缸蓋22的運(yùn)動(dòng)。搖臂54本身阻止了樞軸98向氣缸蓋22的運(yùn)動(dòng)，其中由于閥門彈簧(未示出)提供的趨于關(guān)閉閥門44的壓力以及由于液壓挺桿50通過推桿52提供的壓力，搖臂54被壓向樞軸和推離氣缸蓋。
此外依照本發(fā)明，在整個(gè)可調(diào)節(jié)閥門機(jī)構(gòu)30的使用中，液壓挺桿50的標(biāo)稱位置/長(zhǎng)度從涉及第一距離96的傳統(tǒng)標(biāo)稱位置/長(zhǎng)度加以改進(jìn)。具體地，可調(diào)節(jié)閥門機(jī)構(gòu)30設(shè)置為改進(jìn)閥門機(jī)構(gòu)的有效長(zhǎng)度(例如，閥門44和凸輪32之間的距離)，相應(yīng)的其又改變挺桿，為消除閥門機(jī)構(gòu)中的間隙，應(yīng)采取的長(zhǎng)度。因此，內(nèi)柱塞部分70采取改進(jìn)的標(biāo)稱位置，其以第二距離106遠(yuǎn)離內(nèi)柱塞部分的最收縮位置，其中第二距離顯著地小于第一距離96。相應(yīng)地，液壓挺桿的改進(jìn)的標(biāo)稱長(zhǎng)度更顯著地接近挺桿的最小長(zhǎng)度，而不是挺桿的最大長(zhǎng)度。
液壓挺桿50的改進(jìn)的標(biāo)稱位置/長(zhǎng)度的精確設(shè)置，通?；趯?duì)預(yù)期的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行條件的了解而確定。例如，特別是關(guān)于圖2所示的實(shí)施例，第二距離106為全部運(yùn)動(dòng)范圍90的20％，從而液壓挺桿50的標(biāo)稱長(zhǎng)度(其為所示的總長(zhǎng)108)僅僅是從挺桿的最小長(zhǎng)度到其最大長(zhǎng)度的距離的2/10。在其他的實(shí)施例中，第二距離106是全部運(yùn)動(dòng)范圍的10％或者3％。在另外的實(shí)施例中，第二距離106可以為相對(duì)于外套部分68的內(nèi)柱塞部分70的全部運(yùn)動(dòng)范圍90的三分之一，或者少于三分之一。相應(yīng)地，液壓挺桿50的標(biāo)稱長(zhǎng)度可得以減小，從而與其最大長(zhǎng)度相比，該標(biāo)稱長(zhǎng)度為兩倍或者更近地接近于其最小長(zhǎng)度。關(guān)于實(shí)際的物理尺寸，第二距離106同樣取決于實(shí)施例。例如，在一些實(shí)施例中，其中第二距離106為全部運(yùn)動(dòng)范圍的3％，實(shí)際物理距離可約為千分之五至千分之十英寸。
盡管第二距離106的尺寸(及，相應(yīng)地，相對(duì)于外套部分68的內(nèi)柱塞部分70的標(biāo)稱位置和液壓挺桿50的標(biāo)稱長(zhǎng)度)可依據(jù)實(shí)施例顯著地變化，其設(shè)置為多種位置以滿足同樣的總體目標(biāo)。具體地，使用可調(diào)節(jié)閥門機(jī)構(gòu)30對(duì)液壓挺桿50的標(biāo)稱位置/長(zhǎng)度的設(shè)置，使得挺桿可充分地收縮，從而使油從液壓挺桿中可能過量損耗所涉及的負(fù)面影響得以減小。如上所述，這些負(fù)面影響可包括，使用ACR機(jī)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)中該機(jī)構(gòu)的不正確作用、不需要的噪聲、液壓挺桿和閥門機(jī)構(gòu)30的其它部件的不期望的磨損、以及不正確的閥門定時(shí)(和相關(guān)的不正常的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行)等，這些否則可由于油的消耗和液壓挺桿相應(yīng)的過度可壓縮性所產(chǎn)生的負(fù)面影響被阻止或至少得以改善。
具體地，在發(fā)動(dòng)機(jī)使用ACR機(jī)構(gòu)的情況下，液壓挺桿50的標(biāo)稱位置/長(zhǎng)度應(yīng)設(shè)置為，即使當(dāng)液壓挺桿滲油時(shí)，例如當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)10啟動(dòng)時(shí)，仍可保持ACR機(jī)構(gòu)的正確(或滿意的)操作。因此，在這種發(fā)動(dòng)機(jī)中，液壓挺桿50的標(biāo)稱位置/長(zhǎng)度應(yīng)設(shè)置為使第二距離106小于(通常顯著地小于)ACR凸起42從凸輪32的基圓部分36向外伸出的程度。通過以此方式設(shè)置液壓挺桿50，當(dāng)液壓挺桿滲油且壓力施加到液壓挺桿上時(shí)，其只能縮短小的距離(盡管挺桿中任何氣體的高壓縮性)，因此當(dāng)挺桿遇到ACR凸起42時(shí)，其仍可將運(yùn)動(dòng)傳遞到推桿52。
同時(shí)，液壓挺桿50的標(biāo)稱位置/長(zhǎng)度的設(shè)置不過于收縮，以防止液壓挺桿以其通常的方式響應(yīng)預(yù)期的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行條件。具體地，液壓挺桿50的標(biāo)稱位置/長(zhǎng)度不應(yīng)設(shè)置為如此的收縮水平，以至于在發(fā)動(dòng)機(jī)變熱時(shí)其不能夠充分收縮以解決閥門機(jī)構(gòu)的其它部件中的膨脹。在大多數(shù)情況下，在挺桿的標(biāo)稱位置/長(zhǎng)度的設(shè)置中，液壓挺桿50的這種不能夠充分收縮不很重要，因此上述標(biāo)稱位置/長(zhǎng)度的更加收縮的設(shè)置(例如，3％設(shè)置)是恰當(dāng)?shù)摹Ｈ欢?，在特定的情況下(例如，發(fā)動(dòng)機(jī)在很低溫度下的運(yùn)行)，將標(biāo)稱位置設(shè)置到更加擴(kuò)張的水平，例如20％的水平或者甚至更高的水平，會(huì)是恰當(dāng)?shù)摹?br> 盡管圖2中所示的可調(diào)節(jié)閥門機(jī)構(gòu)30是通過雙頭螺栓100上的調(diào)節(jié)螺母102/緊定螺釘104調(diào)節(jié)，本發(fā)明的意圖在于包含多種其它可調(diào)節(jié)閥門機(jī)構(gòu)和間隙調(diào)節(jié)裝置(圖中未示出)，通過其可以設(shè)置和更改發(fā)動(dòng)機(jī)的液壓挺桿的標(biāo)稱位置/長(zhǎng)度。例如，盡管圖2的液壓挺桿50的標(biāo)稱位置/長(zhǎng)度可通過使用調(diào)節(jié)螺母102改變樞軸98的高度而進(jìn)行調(diào)整，其也可通過改變搖臂的推桿側(cè)或者搖臂的閥門側(cè)的方向、長(zhǎng)度或其它特征、改變推桿的長(zhǎng)度、改變閥桿的長(zhǎng)度、改變凸輪從動(dòng)件(未示出)的特征等來進(jìn)行調(diào)節(jié)。同樣地，在另外的實(shí)施例中，圖2所示的緊定螺釘和調(diào)節(jié)螺母可由其它固定調(diào)節(jié)裝置替代。盡管本發(fā)明適用于使用液壓挺桿(或者推桿、間隙調(diào)節(jié)器等)的系統(tǒng)，本發(fā)明同樣適用于其它相似設(shè)備。
本發(fā)明適用于采用如圖2所示的ACR機(jī)構(gòu)的系統(tǒng)，也適用于采用凸輪或相似致動(dòng)器(或凸起或者在凸輪或相似致動(dòng)器上的其它特征)以改變或控制閥門/發(fā)動(dòng)機(jī)的性能的其它系統(tǒng)，包括，例如，提供可變閥門定時(shí)和控制標(biāo)準(zhǔn)預(yù)定閥門運(yùn)動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)凸輪的系統(tǒng)?？偟膩碚f，本發(fā)明的意圖在于包含多種實(shí)施例，其中可以調(diào)節(jié)一個(gè)或多個(gè)可調(diào)節(jié)閥門機(jī)構(gòu)的部件以補(bǔ)償由閥門機(jī)構(gòu)中的一個(gè)或多個(gè)部件引起的非意圖的或不期望的閥門機(jī)構(gòu)間隙(例如，閥門機(jī)構(gòu)中不期望的間隙)。本發(fā)明的意圖還在于包含實(shí)施例，其中一個(gè)或多個(gè)可調(diào)節(jié)閥門機(jī)構(gòu)的部件能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)(例如，通過計(jì)算機(jī)化的控制器和致動(dòng)器)以調(diào)節(jié)液壓挺桿的標(biāo)稱長(zhǎng)度/位置，以響應(yīng)不同的運(yùn)行條件(例如，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)溫度的變化改變標(biāo)稱長(zhǎng)度/位置)。
雖然前述說明書說明和描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，應(yīng)理解的是本發(fā)明不限于在此公開的精確構(gòu)造。本發(fā)明可實(shí)施為其它特定的形式而不偏離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)特征。因此，應(yīng)參考隨后的權(quán)利要求，而不是前述說明，以指示本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.發(fā)動(dòng)機(jī)中的閥門機(jī)構(gòu)，包括閥門；凸輪；至少一個(gè)連接部件；液壓挺桿，其具有標(biāo)稱長(zhǎng)度且通過至少一個(gè)連接部件至少間接地連接在所述閥門和所述凸輪之間；以及改變所述液壓挺桿的標(biāo)稱長(zhǎng)度的機(jī)構(gòu)，使得標(biāo)稱長(zhǎng)度更顯著地接近于液壓挺桿的最小長(zhǎng)度，而不是液壓挺桿的最大長(zhǎng)度。
2.如權(quán)利要求1所述的閥門機(jī)構(gòu)，其中所述標(biāo)稱長(zhǎng)度等于最小長(zhǎng)度加上最小長(zhǎng)度和最大長(zhǎng)度之間的差的多達(dá)三分之一。
3.如權(quán)利要求2所述的閥門機(jī)構(gòu)，其中所述標(biāo)稱長(zhǎng)度等于最小長(zhǎng)度加上最小長(zhǎng)度和最大長(zhǎng)度之間的差的3％、10％和20％中之一。
4.如權(quán)利要求1所述的閥門機(jī)構(gòu)，其中所述至少一個(gè)連接部件包括推桿。
5.如權(quán)利要求4所述的閥門機(jī)構(gòu)，其中所述至少一個(gè)連接部件還包括搖臂。
6.如權(quán)利要求5所述的閥門機(jī)構(gòu)，其中閥門包括閥桿，其中閥桿的一端鄰接搖臂的第一端，其中推桿的第一端鄰接搖臂的第二端，并且其中推桿的第二端鄰接液壓挺桿的第一端，液壓挺桿的第二端與凸輪接觸。
7.如權(quán)利要求5所述的閥門機(jī)構(gòu)，其中所述機(jī)構(gòu)包括調(diào)節(jié)螺母和緊定螺釘中的至少一個(gè)，其可改變位置從而改變搖臂的位置且進(jìn)而改變推桿的位置，導(dǎo)致液壓挺桿的標(biāo)稱位置的改變。
8.如權(quán)利要求4所述的閥門機(jī)構(gòu)，其中所述機(jī)構(gòu)包括能夠改變推桿長(zhǎng)度的裝置。
9.如權(quán)利要求1所述的閥門機(jī)構(gòu)，其中所述凸輪包括自動(dòng)減壓機(jī)構(gòu)，通過其可改變凸輪的周邊的形狀。
10.內(nèi)燃機(jī)，包括曲軸箱；由所述曲軸箱支撐的曲軸；具有凸輪的凸輪軸，其中凸輪軸由所述曲軸箱支撐并且可旋轉(zhuǎn)地連接到所述曲軸上，使得曲軸的旋轉(zhuǎn)引起凸輪軸的旋轉(zhuǎn)；閥門；連接所述閥門與所述凸輪的至少一個(gè)部件，其中所述至少一個(gè)部件包括液壓挺桿；以及調(diào)節(jié)關(guān)于所述液壓挺桿的標(biāo)稱位置的機(jī)構(gòu)，使得標(biāo)稱位置更接近于液壓挺桿達(dá)最小長(zhǎng)度的第一位置，而不是液壓挺桿達(dá)最大長(zhǎng)度的第二位置。
11.如權(quán)利要求10所述的內(nèi)燃機(jī)，其中所述至少一個(gè)部件還包括推桿和搖臂中的至少一個(gè)。
12.如權(quán)利要求11所述的內(nèi)燃機(jī)，其中所述機(jī)構(gòu)包括調(diào)節(jié)螺母和緊定螺釘中的至少一個(gè)，其能夠調(diào)節(jié)搖臂相關(guān)于曲軸箱的位置，進(jìn)而調(diào)節(jié)所述液壓挺桿的標(biāo)稱位置。
13.如權(quán)利要求11所述的內(nèi)燃機(jī)，其中所述機(jī)構(gòu)包括能夠調(diào)節(jié)所述推桿長(zhǎng)度的裝置。
14.如權(quán)利要求10所述的內(nèi)燃機(jī)，其中所述凸輪包括提供自動(dòng)減壓功能的裝置。
15.如權(quán)利要求10所述的內(nèi)燃機(jī)，其中所述機(jī)構(gòu)將所述標(biāo)稱位置調(diào)節(jié)在不超過從第一位置到第二位置的距離的三分之一。
16.如權(quán)利要求15所述的內(nèi)燃機(jī)，其中所述機(jī)構(gòu)將所述標(biāo)稱位置調(diào)節(jié)在所述距離的10％和20％中之一。
17.配置內(nèi)燃機(jī)的液壓挺桿的方法，所述方法包括提供包括所述液壓挺桿的閥門機(jī)構(gòu)，其中閥門機(jī)構(gòu)通過液壓挺桿至少間接地連接所述發(fā)動(dòng)機(jī)的凸輪與所述發(fā)動(dòng)機(jī)的閥門；以及調(diào)節(jié)所述閥門機(jī)構(gòu)的至少一個(gè)部件以設(shè)置液壓挺桿的標(biāo)稱長(zhǎng)度，從而使標(biāo)稱長(zhǎng)度更顯著地接近于液壓挺桿的最小長(zhǎng)度，而不是液壓挺桿的最大長(zhǎng)度。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述標(biāo)稱長(zhǎng)度設(shè)置為等于最小長(zhǎng)度加上最小長(zhǎng)度和最大長(zhǎng)度之間的差的多達(dá)三分之一。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中所述標(biāo)稱長(zhǎng)度等于最小長(zhǎng)度加上最小長(zhǎng)度和最大長(zhǎng)度之間的差的3％、10％和20％中之一。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，還包括在以后重新調(diào)節(jié)所述液壓挺桿的標(biāo)稱位置。
全文摘要
公開了在發(fā)動(dòng)機(jī)中具有液壓挺桿的閥門機(jī)構(gòu)，和配置發(fā)動(dòng)機(jī)的液壓挺桿的方法。閥門機(jī)構(gòu)包括閥門、凸輪和至少一個(gè)連接部件。閥門機(jī)構(gòu)還包括液壓挺桿，其具有標(biāo)稱長(zhǎng)度且通過至少一個(gè)連接部件至少間接地連接在閥門和凸輪之間。閥門機(jī)構(gòu)還包括改變液壓挺桿的標(biāo)稱長(zhǎng)度的機(jī)構(gòu)，使得標(biāo)稱長(zhǎng)度更顯著地接近于液壓挺桿的最小長(zhǎng)度，而不是液壓挺桿的最大長(zhǎng)度。
文檔編號(hào)F01L1/16GK1774562SQ200480009812
公開日2006年5月17日 申請(qǐng)日期2004年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月7日
發(fā)明者J·R·奇滕登, J·L·布拉赫特 申請(qǐng)人:科勒公司