发动机阀致动系统和具有用于凸轮辊子润滑的升降臂喷油端口的升降臂组件

技术领域

本发明总体上涉及一种发动机阀致动系统，更具体地涉及一种发动机阀致动系统中的升降臂组件，其中供油凹槽形成在升降臂与衬套之间，并且将润滑油的进给供应至限定了喷油路径的喷油端口，该喷油路径被定向成与辊子或凸轮凸角中的至少一者相交。

背景技术

各种各样的阀致动系统是众所周知的，并且在全世界广泛地用于内燃机中。典型的发动机配置包括一个或多个进气阀和一个或多个排气阀，每个进气阀和排气阀与发动机中的燃烧汽缸相关联。在发动机循环的过程中，阀致动系统用于打开和关闭进气阀，以允许充入新鲜空气，并且有时与燃料或其他气体混合的新鲜空气进入汽缸。在燃烧或膨胀冲程之后，阀致动系统用于打开排气阀以使得燃烧产物能够被排出。内燃机中的阀打开和关闭通常是非常快速和精确定时的过程。

诸如通过齿轮系与发动机曲轴联接的可旋转凸轮轴典型地用于致动发动机阀打开，其中阀致动系统将凸轮轴的旋转运动转换成发动机阀的线性运动。为此目的，被称为阀挺杆的装置典型地联接在凸轮轴与发动机阀之间。阀挺杆利用辊子或其他凸轮从动件，该辊子或其他凸轮从动件接触旋转的发动机凸轮轴并且响应于与非圆形凸轮凸角的接触而线性移动。有时相对于彼此接触和相对旋转的各种致动系统部件观察到磨损、性能退化或其他问题。在努力减轻阀致动系统中的此类现象中采用了各种润滑策略。在授予A.Chaplin的美国专利第2,956,642号中提出了一种用于凸轮轴和轴承润滑的设计的示例性发动机阀致动系统。虽然Chaplin等人提出的策略可以有各种应用，但是总是有改进和可替代策略的空间。

发明内容

在一个方面，发动机阀致动系统包括具有凸轮凸角的可旋转凸轮轴和包括升降臂的升降臂组件。升降臂具有辊子端、安装在辊子端中并与凸轮凸角接触的辊子、具有外表面的销端，和形成销孔的内表面。升降臂组件还包括延伸穿过销孔的销，和位于销孔中并将升降臂轴颈式连接在销上以响应凸轮轴的旋转而往复运动的衬套。进油通路延伸穿过升降臂组件到达销孔，并且出油通路从销孔延伸穿过升降臂。出油通路在外表面中形成喷油端口，并限定定向成与辊子或凸轮凸角中的至少一者相交的喷油路径。供油凹槽形成在升降臂和衬套之间，并将进油通路流体连接至出油通路。

在另一方面，一种用于发动机阀致动系统的升降臂组件包括：具有带叉的辊子端的升降臂；安装成在该叉中旋转并构造成接触可旋转凸轮轴的凸轮凸角的辊子；具有外表面的销端；和形成限定中心轴线的销孔用于接纳销以支撑升降臂响应于凸轮轴的旋转而往复运动的内表面。升降臂还具有从销孔延伸穿过升降臂的出油通路。出油通路包括通向销孔的入口，和在外表面中开口并限定从外表面的喷油路径的喷油端口，该喷油端口定向成与辊子或凸轮凸角中的至少一者相交。升降臂组件还包括衬套，该衬套定位在销孔中并围绕中心轴线以固定的角度定向保持。供油凹槽形成在升降臂和衬套之间，并流体连接至出油通路。

在又一方面，一种用于发动机阀致动系统的升降臂包括：升降臂本体，该升降臂本体具有辊子端，该辊子端具有构造成用于安装辊子的叉，该辊子接触可旋转凸轮轴的凸轮凸角；和具有弧形杆接触表面的推杆升降器和围绕该弧形杆接触表面周向延伸的向上突出壁。升降臂本体还包括具有外表面和形成限定中心轴线的销孔的内表面的销端，以及在辊子端和销端之间延伸的连接区段。出油通路位于销端中，并沿径向向外的方向从通向销孔的进油口延伸至外表面处的喷油端口。

附图说明

图1是根据一个实施例的发动机系统的图解；

图2是根据一个实施例的用于发动机系统的发动机阀致动系统的透视图；

图3是根据一个实施例的升降臂组件的图解；

图4是图3的升降臂组件的截面侧视图解；

图5是图3和图4的升降臂组件的一部分的详细视图；

图6是图3和图4的升降臂组件的一部分的截面侧视图解；

图7是根据一个实施例的升降臂的图解；

图8是根据另一个实施例的升降臂的图解；

图9是根据一个实施例的升降臂的图解；

图10是根据一个实施例的用于升降臂组件的衬套的图解；

图11是图9的衬套的另一个图解；并且

图12是图9的衬套的一部分的详细视图。

具体实施方式

参见图1，示出了根据一个实施例的内燃机系统10。内燃机系统10(以下称为“发动机系统10”)包括其中形成有燃烧汽缸14的发动机壳体12。发动机壳体12可以具有形成在其中的任何数量的燃烧汽缸，以任何合适的布置，诸如直列模式或V形模式，或另一种。活塞16可在汽缸14内在上止点位置和下止点位置之间移动，通常在传统的四冲程发动机循环中。发动机阀18示出为与汽缸14相关联并且可在打开位置和关闭位置之间移动以控制汽缸14和进气导管或排气导管(未示出)之间的流体连接。发动机阀18可以是进阀或排气阀，并且可以包括分别通过阀桥等连接在一起的多个进阀中的一个或多个排气阀中的一者。在实际的实现策略中，发动机系统10可以包括直喷压缩点火柴油发动机，然而，本发明并不由此受到限制，并且发动机系统10可以是端口喷射的，供应有在发动机壳体12上游形成的燃料和空气的预混合充气，火花点火的，或具有多种其他配置或运行能力。

发动机系统10还包括用于在打开位置和关闭位置之间致动发动机阀18的发动机阀致动系统20。虽然发动机阀致动系统20被示出为与具有气体交换阀性质的发动机阀联接，但是在其他情况下，发动机阀致动系统20可以被构造成致动其他阀，例如包括燃料喷射器中的部件。发动机阀致动系统20(以下称为“致动系统20”)包括具有凸轮凸角23的可旋转凸轮轴22。凸轮轴22可以通过发动机系统10的传动机构(未示出)旋转，并且可以包括当发动机系统10运行时与凸轮轴22一起旋转的任何数量的凸轮凸角。致动系统20还包括与摇臂25联接的推杆27，该摇臂25又与发动机阀18联接。致动系统20的升降臂组件24包括升降臂26，该升降臂26构造成升降推杆27以在凸轮轴22旋转时使摇臂25往复运动。如将从以下描述中进一步清楚的，致动系统20是通过升降臂组件24的结构来独特地配置的，以便改进润滑并且减少凸轮轴/凸轮凸角磨损或其他磨损。

现在还参考图2-4，更详细地示出了致动系统20的附加特征。升降臂组件24包括具有升降臂本体28的升降臂26。本文对升降臂26或升降臂本体28的描述和讨论应当理解为是可互换的。升降臂26包括辊子端30，该辊子端30具有构造成用于安装辊子34的叉32，使得辊子34与凸轮凸角23接触地旋转。辊子端30还包括具有与推杆27的端部接触的弧形杆接触面38的推杆升降器36。向上突出壁40围绕弧形杆接触面38周向延伸。

升降臂26还包括具有外表面44的销端42和从外表面44伸出的凸耳46。销端42还包括形成销孔50的内表面48。销52延伸穿过销孔50并且可以相对于发动机壳体12以固定的角度定向被支撑。连接区段56在辊子端30和销端42之间延伸。连接区段56可以颈缩，并且在垂直方向(图4中的上下方向)或水平方向(图4中的进出页面)中的至少一个方向上比辊子端30和销端42相对窄，如从附图中显而易见的。升降臂组件24还包括衬套54，该衬套54定位在销孔50中并诸如通过干涉配合相对于由销孔50限定的中心轴线98以固定的角度定向保持。衬套54构造成用于将升降臂26轴颈式连接在销52上，以响应凸轮轴22的旋转而往复运动。因此，可以理解，凸轮轴22与凸轮凸角23一起旋转，随后是辊子34，以在图1的图示中向上致动推杆27，此时凸轮凸角23的上升轮廓接触辊子34，然后允许推杆27向下移动，此时凸轮凸角23的下降轮廓随后是辊子34。阀复位弹簧(未标号)抵抗推杆27的向上行驶，并以通常已知的方式基于凸轮凸角23的相对的方式帮助向下偏压推杆27。

还参照图6，升降臂组件24还具有形成在其中的进油通路58，该进油通路58从入口开口60相对于中心轴线98径向向外延伸穿过销52。进油通路58可形成在销52和衬套54之间供给发动机油的出口开口62。油从开口62在衬套54和销52之间输送，包括通过衬套54中的内径凹槽，如下所述，到达衬套54中的开口86。油从开口86在衬套54和内表面48之间输送，包括通过供油凹槽，如下所述。在衬套54和内表面48之间，油通过在此进一步讨论的“短路径”或“长路径”围绕中心轴线98周向地供给到出油通路64，并且在任何情况下围绕中心轴线98横穿小于360°。在图6中，箭头71、73和75表示来自销52和衬套54之间的通路58的油流。箭头77表示在衬套54和内表面48之间通过短路径到出油通路64的油流。

出油通路54从销孔50延伸穿过升降臂26，并包括通向销孔50的入口端口66，还包括在外表面44中形成的喷油端口68。喷油端口68限定了喷油路径70，该喷油路径70定向成与辊子34或凸轮凸角23中的至少一者相交。同样在实际的实现策略中，外表面44形成围绕中心轴线98的圆弧102，如图4所示，并且喷油端口68位于圆弧102上并且定向成使得喷油路径70与凸轮凸角23相交，如图1和图2所示。图9示出了升降臂26的另一视图，图示了喷油端口68的示例性定位和定向。

已经观察到某些已知的发动机阀致动系统在磨损或其他损坏的性质上经历凸轮凸角磨损，这可导致性能下降和/或需要过早维修。本发明反映了以下发现和观察：将喷油直接供应到相互作用的凸轮凸角和/或辊子表面可以与改进的润滑相关联，该改进的润滑限制或完全消除了上述问题。在将油供应到喷油端口68的方式或路径不是最佳的情况下，进入并通过进油通路58的油的供应压力可以使得能够观察到过量的油压下降或不足的油流。致动系统20，并且特别是升降臂组件24可以被构造成提供所期望的油流速而不过度地限制油压，或者可替代地导致过多的油流和消耗。为此，在升降臂26和衬套54之间形成供油凹槽72，以通过箭头77所示的路径(或可替代地，如上所述的“长”路径)输送油，并将衬套54中的开口86流体连接至出油通路64。积油袋63可形成在内表面48中与开口86对齐。供油凹槽72可以形成在升降臂26中、衬套54中或两者中，如在此进一步讨论的。

供油凹槽72从相对于中心轴线98的第一角度位置和也相对于中心轴线98的出油通路64的第二角度位置限定凹槽路径。从第一角位置到第二角位置的凹槽路径通常将小于360°。图9图示了升降臂26的又一视图，其中喷油端口68可被示出定向成将喷油引导到致动系统20中的辊子或凸轮凸角处。如图4所示，凹槽路径可以限定从第一角位置到第二角位置的圆周角100。在所图示的实施例中，圆周角100可以在34°与66°之间，对应于开口86与出油通路64之间的短路径。在下面讨论的可替代性“长路径”实施例中，凹槽路径可以限定在66°和360°之间的圆周角。如本文所用，术语“介于...之间”意指不包括在内，因此介于66°和360°之间意指小于360°。已经发现，在本文中完全环绕衬套的凹槽路径可导致围绕衬套的长路径的流动减少或不流动，而油采取短路径。

在图5中可以看出，供油凹槽72刚好延伸通过入口端口66，并形成在内表面48中，使得供油凹槽72被衬套54覆盖或封闭。可以想到，根据本发明的供油凹槽可以可替代地或附加地形成在衬套54本身中。因此，在此关于升降臂26中的供油凹槽72的圆周范围或其他特征的描述和讨论可以通过类比地参考衬套54中的供油凹槽来理解。从图5中还可以注意到，入口端口66具有相对较窄的直径74，而喷油端口68具有相对较大的直径76。还参见图7，示出了三维视图，其中示出了内表面48中的供油凹槽72的圆周范围。供油凹槽72可以通过机械加工形成在内表面48中，并且通常在升降臂26的横向侧之间的大约一半的位置处形成。

图8图示了可替代性实施例，其中升降臂126中的供油凹槽172在第一凹槽端173与第二凹槽端175之间围绕对应的升降臂126中的内表面148采取小于360°的“长路径”。可以理解的是，衬套(未示出)可以与升降臂126或在此设想的其他升降臂实施例配合，以形成具有供油凹槽172的封闭的凹槽路径，以将油供给到在升降臂126中形成喷油端口的出油通路，其定位和定向类似于在此的其他实施例。在本发明的变体和扩展中，进油通路可以通过例如延伸穿过升降臂本体的不同路线将油供给到升降臂中的销端，和/或出油通路可以在与本发明中所示不同的位置处离开升降臂。在任何情况下，不同的升降臂和发动机配置可以证明不同的喷油出口位置、不同的内部油通路管道或其他修改。在任何实施例中提供由提升臂和/或衬套形成的供油凹槽可以提供曲折的流动路径，从而与例如经常具有可能难以用非常小的尺寸控制的公差的紧密地指定端口、通路或其他特征的尺寸的努力相比，使得流速和油压降考虑因素能够更容易地平衡。

现在转到图10-12，示出了根据一个实施例的衬套154。衬套154可与上述衬套54类似或相同，但为方便起见，用不同的附图标记表示。衬套154被构造成用于提供供油凹槽90，该供油凹槽在第一凹槽端92与第二凹槽端94之间围绕总体上圆柱形的衬套本体80圆周地延伸，限定小于360°并且典型地在66°与360°之间的圆周角。衬套本体80可由轧制的、大致扁平的金属坯料件形成，该金属坯料件具有在联接器96处连接的第一端82和第二端84。联接器96可以通过例如搭接对接接头或任何其他合适的几何形状形成。开口186形成在衬套本体80中，并构造成将油从衬套154和此处所述的销之间供给到衬套154和此处所述的升降臂本体之间。开口86因此使得来自衬套本体80的周向内径凹槽88的油流能够被供给到供油凹槽90，并且提供用于衬套154与销之间的润滑的油，该销大致类似于提升臂组件24中的配置。图12图示了衬套本体80中的供油凹槽90的尺寸属性，并且可以看出，供油凹槽90具有宽度尺寸104和深度尺寸106。宽度尺寸104大于深度尺寸106。在实际的实现策略中，当宽度尺寸104与深度尺寸106的比率在2：1至8：1的范围内时，可以获得期望的油流。在一个改进中，宽度尺寸104与深度尺寸106的比率是从3.5：1至6：1。还应当理解，与供油凹槽90相关的尺寸和比例属性可以类似于或等同于供油凹槽形成在升降臂中，或部分形成在升降臂中或部分形成在衬套中的属性。在所示实施例中，供油凹槽90将被理解为限定从第一凹槽端92到第二凹槽端94的在66°和360°之间的圆周角。根据本发明，衬套还可以被配置为提供一种短路径供油凹槽，其中在第一凹槽端与第二凹槽端之间限定的圆周角将在34°与66°之间。

工业实用性

通常参照附图，当发动机系统10运行时，燃料和空气的混合物在汽缸14中燃烧，以使活塞16在其上止点位置和下止点位置之间移动，从而以通常传统的方式转动曲轴。曲轴的旋转将导致凸轮轴22旋转，通常以发动机速度的一半旋转，以基于辊子34和凸轮凸角23之间的接触使升降臂组件24往复运动。当升降臂26升降时，推杆27通过摇臂25被向上推动以打开发动机阀18，并且当升降臂26下降时，推杆27与升降臂26一起向下回移。如本文所述，油被供应到进油通路58中，然后流入并围绕衬套54和销52之间的界面，然后通过供油凹槽72行进到喷油端口68。根据喷射路径70喷射油与凸轮凸角23接触。凸轮凸角23与接触辊子34的凸轮轴22的旋转在接触部件之间形成油的润滑膜。如上所述，以这种一般方式直接提供润滑油膜倾向于减少或消除部件之间旋转的瞬时减慢或停止，或可能导致界面彼此滑动和磨损的加速或减速。

还如上所述，利用一个或多个衬套或升降臂本身来提供供油路径在喷油端口的上游形成迷宫式流动路径。迷宫式设计使得能够调节和控制喷油嘴的流速。过高的流量可能导致过多的油压和/或消耗的降低，而过少的流量可能不足以提供合适的润滑。所采用的供油凹槽的尺寸以及被横穿以供给喷油端口的凹槽路径的长度可以变化以获得期望的流量，在考虑到关于孔径的可制造性的挑战的情况下，相对于仅通过孔或口尺寸来控制流量的努力具有优势，在根据本发明的升降臂组件中，至少相对于入口66，孔径的可制造性可以小于1毫米。

本说明书仅用于说明目的，而不应解释为以任何方式缩小本发明的范围。因此，本领域的技术人员将理解，在不脱离本发明的完整和合理的范围和精神的情况下，可以对当前公开的实施例进行各种修改。通过阅读附图和所附权利要求书，其他方面、特征和优点将变得显而易见。如本文所用，冠词“一”和“一个”旨在包含一个或多个项目，并且可与“一个或多个”互换使用。在仅想要一个项目的情况下，使用术语“一个(one)”或类似语言。此外，如在此所使用的，术语“具有(has、have、having等)”旨在是开放式术语。此外，除非另外明确说明，否则短语“基于”旨在表示“至少部分地基于”。