CN108150239B - 用于内燃发动机的配气机构的指状随动件组件 - Google Patents

Abstract

一种用于内燃发动机配气机构的指状随动件，具有气门、间隙调节器、以及带有凸角的凸轮轴。指状随动件包括轴，以及可旋转地被所述轴支撑、用于接合凸角的轴承。本体设有用于接合气门的垫；和所述垫间隔开、用于接合间隙调节器的插槽；以及设在所述垫和所述插槽之间的壁。槽形成在每个壁中用于支撑所述轴，每个槽各自具有一对偏心弧状支承表面，偏心弧状支承表面被布置为允许轴在槽内旋转且沿着槽移动，以便于所述轴承就与所述凸轮轴的凸角的接合而言的对准，而不依赖于垫就与气门的接合而言的对准和插槽就与间隙调节器的接合而言的对准。

Description

用于内燃发动机的配气机构的指状随动件组件

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年12月2日提交的美国临时专利申请62/429,142的优先权和所有权益，其全部内容通过引用明确并入本文。

技术领域

本发明总体上来说涉及一种发动机气门系统，更具体地，涉及一种用于在内燃发动机的气缸盖的配气机构中使用的指状随动件组件。

背景技术

本领域中已知的传统的发动机气门系统一般包括和支撑在缸体中的曲轴旋转连通的一个或多个凸轮轴，支撑在气缸盖中的一个或多个进气气门和排气气门，以及用于将凸轮轴的凸角的径向运动转化为气门的线性运动的一个或多个中间构件。该气门用于调节进出缸体气缸的气体的流动。为达到其目的，每个气门具有头部和从头部延伸的杆。气门头部用于周期性地密封气缸盖。为此，通常压缩弹簧支撑在气缸盖中、围绕气门杆设置，并且通过弹簧保持器可操作地附接到气门杆。气门杆一般由气门导向件支撑，气门导向件也可操作地附接到气缸盖，从而气门杆延伸穿过气门导向件并且响应于中间构件的接合而沿着气门导向件行进。

凸轮轴旋转时，中间构件将来自凸角的力转化为气门在不同位置之间的线性运动。两个最传统的气门位置通常被称作“气门开”和“气门闭”。在气门闭位置，来自负载弹簧的势能保持气门头部密封气缸盖。在气门开位置，中间构件将线性运动转化为压缩弹簧，由此从气缸盖开启气门头部以允许气体流入(或流出)缸体气缸。

在发动机工作期间，特别是发动机以高旋转速度工作期间，在凸轮轴凸角、中间构件、和气门杆之间必须保持紧公差。过大的公差导致发动机性能不利以及多种配气机构部件的摩擦和磨损增加，其导致发动机寿命显著减少。为了保持合适的公差，在现代“顶置凸轮”配气机构系统中，中间构件一般由间隙调节器和指状随动件(在本领域中有时称作“摇臂指状随动件”)来实现。间隙调节器通常在和气门杆间隔开的位置处支撑在气缸盖中，凸轮轴的凸角设在间隙调节器和气门杆之上(“顶置于间隙调节器和气门杆”)。传统的间隙调节器使用来自发动机的液压油压在变化的发动机工作环境(例如发动机旋转速度或工作温度)下保持气门杆和凸轮轴凸角之间的一定的公差。由此，工作期间，来自凸轮轴凸角的力通过指状随动件被转化到间隙调节器和气门杆。为此，指状随动件具有在间隙调节器和气门杆之间延伸且接合间隙调节器和气门杆的本体，还包括接合凸轮轴凸角的轴承。轴承一般由固定到指状随动件本体的轴支撑。轴承在轴上旋转，遵循凸轮轴凸角的轮廓，并通过轴将力转化到指状随动件，以打开气门作为对凸轮轴凸角的旋转以及和凸轮轴凸角接合的回应。

可以理解的是保持凸轮轴的旋转轴线和指状随动件的轴承的旋转轴线之间的合适对准保证了工作期间指状随动件的轴承和凸轮轴凸角之间的平滑接合。尽管发动机配气机构系统期望产生并保持合适对准，但在一些应用中，其并非容易实现和/或实际的。由此，在本领域中配气机构部件之间一定程度的错位并不少见。无论如何，凸轮轴凸角和指状随动件的轴承之间的错位通常导致配气机构的各个部件的不期望的磨损、增加的噪音、增加的部件应力和/或载荷、减少的部件寿命等。

相似地，可以理解的是指状随动件的本体相对于支撑在气缸盖中的配气机构的部件(例如间隙调节器和气门)的合适对准保证了指状随动件在工作期间的正确操作。指状随动件的本体和间隙调节器和/或气门的错位一般也导致配气机构的各个部件的不期望的磨损、增加的噪音、增加的部件应力和/或载荷、减少的部件寿命等。

上述类型的发动机配气机构系统的各部件必须配合以有效地转化来自凸轮轴的运动，从而在多种发动机旋转速度和操作温度下适当地操作气门并且同时保持正确的配气机构公差。另外，每个部件必须设计成不仅利于改善性能和效率，而且也减小制造和装配配气机构系统的成本和复杂度以及减少工作期间的磨损。尽管相关领域中已知的发动机配气机构系统通常对于其预期目的而言表现良好，但是本领域仍然需要具有优越的工作特性并且同时减少制造该系统的部件的成本和复杂性的发动机配气机构系统。

发明内容

本发明以用于内燃发动机配气机构的指状随动件组件克服了相关领域中的劣势。配气机构设有气门、间隙调节器、以及具有凸角的凸轮轴。指状随动件组件包括轴和可旋转地被所述轴支撑、用于接合凸轮轴凸角的轴承。指状随动件组件还包括本体。本体具有用于接合气门的垫；和所述垫纵向间隔开、用于接合间隙调节器的插槽；设在所述垫和所述插槽之间、彼此侧向间隔开的一对壁；以及形成在每个壁中用于支撑所述轴的槽。每个槽各自具有一对偏心弧状支承表面，偏心弧状支承表面被布置为允许轴在槽内旋转且沿槽移动，以便于所述轴承就与所述凸轮轴的凸角的接合而言的对准，而不依赖于所述垫就与气门的接合而言的对准和所述插槽就与间隙调节器的接合而言的对准。

由此，本发明显著减小了配气机构以及相关部件的复杂度和包装尺寸。而且，本发明减小了具有优越工作特性的配气机构系统的制造成本，这些优越的工作特性包括例如改进的发动机性能、控制、润滑、效率，以及减小的振动、噪音产生、发动机磨损和包装尺寸。

附图说明

本发明的其它目的、特征和优点将在理解了下面结合附图的描述后容易理解。

图1是包括安装在气缸盖中的配气机构的具有顶置凸轮式构造的汽车发动机的局部主视截面图。

图2是图1中的配气机构的一部分的主视图，示出了根据本发明的一个实施例的气门、凸轮轴、间隙调节器、以及指状随动件组件。

图3是图2的指状随动件组件的俯视、后侧立体图。

图4是图2-3中的指状随动件组件的仰视、前侧立体图。

图5是图2-4中的指状随动件组件的爆炸立体图，指状随动件组件被示出具有轴、轴承和本体，本体设有插槽、垫和一对壁，每个壁具有限定在其中的槽。

图6A是图2-5中的指状随动件组件的俯视图，指状随动件组件被示出为轴承的旋转轴线与邻近插槽限定的侧向基准面平行对准，并且与限定在所述插槽和垫之间的纵向基准面垂直对准。

图6B是图2-6A中的指状随动件组件的另一俯视图，指状随动件组件被示出为轴承的旋转轴线相对于侧向基准面顺时针歪斜。

图6C是图2-6B中的指状随动件组件的另一俯视图，指状随动件组件被示出为轴承的旋转轴线相对于侧向基准面逆时针歪斜。

图7是图2-6C中的指状随动件组件的右视图。

图8是图2-7中的指状随动件组件的另一俯视图。

图9是沿图8中线9-9截取的截面图。

图10是沿图8中线10-10截取的截面图。

图11是图2-10中的指状随动件组件的本体的右视图。

图12是沿图11中的线12-12截取的截面图。

图13是根据本发明的一个实施例的指状随动件组件的本体的右视图，为了说明目的，指状随动件组件被示出具有形成在本体中的扩大的槽。

图14是沿图13中的线14-14截取的截面图，为了说明目的示出了扩大的槽的补充细节。

图15是凸轮轴相对于在怠速且20°F油温下操作的发动机的曲轴角度的轴向位置的图表，图表描绘了使用本发明的指状随动件组件收集的图形数据和使用传统的指状随动件收集的图形数据。

图16是凸轮轴相对于在怠速且220°F油温下操作的发动机的曲轴角度的轴向位置的图表，图表描绘了使用本发明的指状随动件组件收集的图形数据和使用传统的指状随动件收集的图形数据。

图17是凸轮轴相对于在5500RPM且20°F油温下操作的发动机的曲轴角度的轴向位置的图表，图表描绘了使用本发明的指状随动件组件收集的图形数据和使用传统的指状随动件收集的图形数据。

图18是凸轮轴相对于在5500RPM且220°F油温下操作的发动机的曲轴角度的轴向位置的图表，图表描绘了使用本发明的指状随动件组件收集的图形数据和使用传统的指状随动件收集的图形数据。

具体实施方式

现参照附图，相似的标号用于指定相似的结构，在图1中以20表示内燃发动机的一部分。发动机20包括缸体22和安装到缸体22的气缸盖24。曲轴26可旋转地支撑在缸体22中，凸轮轴28可旋转地支撑在气缸盖24内。曲轴26通过正时链条或正时皮带(未示出，但在本领域中众所周知)驱动凸轮轴28。缸体22一般包括一个或多个气缸30，活塞32支撑在气缸中用于沿气缸30往复运动。活塞32可枢转地连接到连接杆34，连接杆34还连接到曲轴26。工作期间，发动机20的气缸30内的燃烧使活塞32以往复的方式在气缸30内移动。

活塞32的往复运动产生旋转扭矩，旋转扭矩随后由曲轴26转化到凸轮轴28，凸轮轴29转而与通常由36指示的配气机构配合来控制吸入和排出气体在气缸盖24、气缸30、以及外界环境之间的流动和定时。具体地，凸轮轴28控制本领域通常所称的“气门动作”，由此凸轮轴28以特定的时间间隔关于曲轴26的旋转位置有效地致动支撑在气缸盖24中的气门38，从而实现发动机20的完整的热动力循环。为此目的，每个气门38具有头部40和自头部40延伸的杆42(见图2)。气门头部40用于例如通过压缩弹簧44周期性地密封邻近气缸30的气缸盖24，其中压缩弹簧44支撑在气缸盖24内，围绕气门杆42设置，且通过保持器46可操作地附接到气门38。气门杆42通常由气门导向件48支撑，气门导向件48也可操作地附接到气缸盖24，由此气门杆42延伸穿过气门导向件48并且响应于通过凸轮轴28的旋转而转化成的力沿着气门导向件48行进(见图2)。为此目的，凸轮轴28具有凸角50，凸角50具有用于与配气机构36配合的预定轮廓，从而凸轮轴28的径向运动转化为气门38的线性运动，由此控制气门动作，如上所述。

继续参照图1和2，此处示出的配气机构36的代表性实施例还包括间隙调节器52和通常以54指示的根据本发明一个实施例的指状随动件组件(在相关领域中有时被称作“摇臂指状随动件”)。传统的间隙调节器52使用来自发动机20的液压油压在变化的发动机操作条件下，例如在变化的发动机旋转速度或操作温度下，保持气门杆42和凸轮轴凸角50之间的公差。为此，如以下将更加详细描述的，间隙调节器52支撑在气缸盖24中，与气门杆42间隔开，并与指状随动件组件54配合以实现力到气门38的转化。尽管图1和2中示出的间隙调节器52是液压间隙调节器，但可以理解的是，在不脱离本发明范围的情况下，间隙调节器52可以是任何合适的类型或构造。

本领域的普通技术人员可以认为此处描述的配气机构36是通常所称的“顶置凸轮”构造，从而凸轮轴28的旋转被转化到指状随动件组件54，指状随动件组件54转而接合气门38和间隙调节器52并将力导向至气门38和间隙调节器52。尽管图1中示出的发动机20是直列式配置的、单顶置凸轮的、火花点火式的奥托循环发动机，但本领域的普通技术人员可以理解，在不脱离本发明范围的情况下，发动机20可以是任意合适的构造，具有以任意合适方式设置的任意数量的气缸盖24和/或凸轮轴28，被以任意合适的热动力循环控制，且具有任意合适类型的配气机构36。通过非限制性示例的方式，发动机20可以是具有8缸V型构造缸体22和一对气缸盖24的所谓的“双顶置凸轮V8”，每个气缸盖24分别支撑一对凸轮轴28(未示出，但在本领域中通常众所周知)。进一步地，尽管发动机20被构造为用于汽车，但本领域的普通技术人员可以理解本发明可以用于任何合适类型的发动机20。通过非限制性示例的方式，在不脱离本发明范围的情况下，本发明可以与客运或商用车辆、摩托车、全地形车辆、草坪护理设备、重型卡车、火车、飞机、船舶、工程车辆和设备、军用车辆或任何其他合适的应用结合使用。

如上所述，本发明指向在发动机20的配气机构36中使用的指状随动件组件54。更具体地，指状随动件组件54和气门38、凸轮轴28的凸角50、以及间隙调节器52配合。从以下后续的描述中可以理解的是，在不脱离本发明范围的情况下，指状随动件组件54可以以多种不同方式构造。而且，尽管此处描述的和附图自始至终图示的指状随动件组件54被构造成与发动机20的配气机构36一起使用，但本发明可以与采用凸轮致动的气门的多种不同类型的系统结合使用。

现参照图3-5，详细示出了本发明的指状随动件组件54的一个实施例。指状随动件组件54包括轴56，轴承58、以及通常以60指示的本体。轴承58被轴56可旋转地支撑，并且适于接合凸轮轴28的凸角50。更具体地，轴承58遵循凸角50的轮廓，由此当凸轮轴28旋转时，力被转化到轴承58，这同时使得轴承58围绕轴56旋转并且推动轴承58远离凸轮轴28而朝向气门38和间隙调节器52。此处，推动轴承58远离凸轮轴28的力通过轴56被转化到本体60，从而本体60随之将力转化到间隙调节器52和气门杆42以打开气门38，从而控制进入(或离开)气缸30的气体的流动，如上所述。为此，本体60包括用于接合气门38的垫62，以及和垫62纵向间隔开的用于接合间隙调节器52的插槽64。当凸轮轴28在工作期间旋转时，垫62适于压靠并且保持基本上接合到气门38，插槽64适于压靠并且保持基本上接合到间隙调节器52(图2中也可见)。

如上所述，本发明的指状随动件组54在此被描述为且贯穿所有附图被示为形成发动机20的顶置凸轮型配气机构36的一部分。然而，从以下后续的描述中可以理解的是，本发明的指状随动件组件54提供的优势可以很容易地实施，从而有益于任何合适的配气机构36，其中凸轮轴28的凸角50接合指状随动件组件54的轴承58以将凸角50的旋转转化为气门38的运动。通过非限制性示例的方式，尽管此处描述的配气机构36被构造为使得指状随动件组件54通过插槽64接合液压间隙调节器52，但“间隙调节器”可以由刚性部件或结构特征(例如“固体升降器”)实现。而且，本发明的指状随动件组件54的优势也可以在凸轮-滚柱随动件中实施，凸轮-滚柱随动件和“缸体内凸轮”式发动机配气机构结合使用，“缸体内凸轮”式发动机配气机构具有插入摇臂和凸轮轴之间的推杆和挺杆(未示出，但在本领域中通常为公知常识)。由此，可以理解的是，此处使用的本领域中的术语例如“间隙调节器”、“指状随动件”等并非旨在限制。换句话说，本发明为在多种不同的系统中使用提供很大的可能，其中中间构件(例如，摇臂或者指状随动件)采用滚柱或轴承来实现凸轮轴凸角旋转到气门运动的转化。

如图5中的最佳示意，本体60包括侧向上彼此间隔开且设置在垫62和插槽64之间的一对壁66。这对壁66在其间限定了通常以68示出的用于容纳轴承58和轴56的一部分的凹部。本体60还包括通常以70指示的、形成在每个壁66中的槽。槽70配合以相对于本体60支撑轴56。为此目的，每个槽70各自具有一对偏心弧状支承表面72、74。换句话说，每个槽70具有第一弧状支承表面72以及和第一弧状支承表面72不同心的第二弧状支承表面74。偏心弧状支承表面72、74被布置为允许轴56在槽70内旋转且沿槽70移动，由此便于轴承58就与凸轮轴28的凸角50的接合而言的对准，而不依赖于本体60的垫6就与气门38的接合而言的对准以及本体60的插槽64就与间隙调节器52的接合而言的对准。以下将更加详细地描述指状随动件组件54的轴56、轴承58、本体60、以及槽70。

现参照图2-10，如上所述，指状随动件组件54的轴承58被支撑用于围绕轴56旋转，并且适于可旋转地接合凸轮轴28的凸角50。如图2所示，凸轮轴28围绕凸轮轴轴线CA旋转，并且指状随动件组件54的轴承58围绕轴承轴线BA旋转。正如以下结合图6A-6C详述的，凸轮轴轴线CA和轴承轴线BA在发动机20的操作期间有利地平行，由此保证指状随动件组件54的轴承58和凸轮轴28的凸角50之间的合适的接合。

在此处说明的代表性实施例中并如在图5中最好地示出，轴承58包括轴承座圈76和多个滚针轴承元件78。此处，滚针轴承元件78以传统的滚针轴承布置方式插入到轴56和轴承座圈76之间。轴承座圈76为具有外圈表面80和同心地对准外圈表面80的内圈表面82的环状构造。而轴56为具有在第一轴端86和第二轴端88之间侧向延伸的外轴表面84的圆柱状构造。同样地，每个滚针轴承元件78具有圆柱状构造并且被布置为和轴56的外轴表面84以及轴承座圈76的内圈表面82均接合，从而轴56和轴承座圈76同心地对准。由此，轴56和由轴承58在工作期间的旋转限定的轴承轴线BA对准。尽管此处描绘且在附图中自始至终示出的轴承58采用滚针轴承元件78和轴承座圈76，但本领域的普通技术人员可以理解，在不脱离本发明范围的情况下，轴承58可以以任何足以围绕轴56同心旋转的方式构造。通过非限制性示例的方式，轴承可以实现为可旋转地支撑在轴上的轴颈轴承(未示出，但是在相关技术中已知)。

如上所述以及如下所详述的，轴56被支撑用于在本体60的槽70内旋转以及沿着本体60的槽70移动。在此说明的代表性实施例中，槽70形成为限定在本体60的每个壁66中且延伸穿过本体60的每个壁66的缺口(见图10)。此处，为了相对于本体60保持轴56，同时使得轴56在槽70内旋转且沿槽70移动，轴56设有保持器90，保持器90设置在每个轴端86、88处并且布置成限制轴56沿着本体60的槽70的侧向移动。由此，保持器90避免轴56在工作期间侧向移动到槽70之外。在此说明的代表性实施例中，轴56被构造为延伸穿过槽70，由此轴端86、88侧向突出超过本体60的相应的壁66。保持器90在每个轴端86、88例如通过机械变形或“打扁成蘑菇形”与轴56一体形成，该机械形变或“打扁成蘑菇形”侧向地限制轴56的移动而在操作中不妨碍轴56在槽70内的旋转且不妨碍轴56沿着槽70的平移。

本领域的普通技术人员可以理解，在不脱离本发明范围的情况下，轴56和/或保持器90能够以如上所述足以在不妨碍旋转和平移的情况下限制侧向移动的任何合适的方式形成、构造或实现。通过非限制性示例的方式，可以想到的是保持器可以实现为邻近轴56的轴端86、88布置的卡簧、卡环或其他合适类型的紧固件(未示出，但在本领域中通常为公知常识)。相似地，可以想到的是保持器90可以实施为允许轴56成形为轴端不一定突出超过本体60的壁66，例如在如邻近壁66的凹部68内，保持器90在轴56的相对的侧向侧沿着轴56形成或者以其它方式可操作地附接到轴56(未示出)。进一步地，尽管此处说明的指状随动件组件54的代表性实施例采用贯穿本体60的壁66形成的槽70，但可以理解的是，不脱离本发明范围的情况下，槽70能够以如上所述足以支撑轴56旋转和平移的多种不同的方式形成、构造或布置。

在全部附图中示出的代表性实施例中，指状随动件组件54的本体60形成为单个的整体式部件。更具体地，本体60由一块钢板制造而成，该钢板被冲压、弯曲、成型等以限定和布置壁66、垫62、插槽64、槽70、和凹部68。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在不脱离本发明范围的情况下，本体60可以以多种不同的方式且由任何合适数量的部件形成，从而便于以上提到的轴56的旋转和平移。在一个实施例中，本体60还包括邻近垫62且在垫62的相对的侧向侧间隔开布置的一对垫撑92。此处，垫撑92辅助例如在指状随动件组件54安装到气缸盖24的过程中将指状随动件组件54对准气门38。相似地，插槽64具有用于容纳间隙调节器52的一部分并和间隙调节器52的一部分对准的弯曲挖槽(未详细示出，但在本领域中通常已知)。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在不脱离本发明范围的情况下，垫62和/或插槽64可以以任何合适的方式构造。在本实施例中，本体60也设有润滑布置，该润滑布置通常以96示出，邻近插槽64的弯曲挖槽94形成，并且布置为将供应到间隙调节器52的润滑液体导向至配气机构36的轴56、轴承58、垫62、和/或其他部分。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在不脱离本发明范围的情况下，本体60可以以多种不同的方式构造。

现特别地参照图6A-6C，指状随动件组54的本体60具有基本上侧向对称的轮廓。为了说明的目的，通过和本体60对准的纵向基准面LNP(以点划线描绘)和侧向基准面LAP(以双点划线描绘)描绘图6A-6C。具体地，纵向基准面LNP在纵向上被限定在插槽64和垫62之间，且在侧向上布置在壁66之间(并且由此侧向上在槽70之间)，侧向基准面LAP被限定成邻近插槽64且垂直地对准纵向基准面LNP。本领域的普通技术人员可以理解，为了清楚和一致的非限制性目的，在此关于纵向基准面LNP和侧向基准面LAP描述的二维平面在图6A-6C中被示出为一维线。虽然在此未描绘出，但是可以想到上面描述的二维平面可以被限定为垂直布置的一维基准轴。

在图6A中，表示轴承58的轴承轴线BA的短划线平行于表示本体60的侧向基准面LAP的双点划线。在图6B中，表示轴承58的轴承轴线BA的短划线相对于表示本体60的侧向基准面LAP的双点划线顺时针歪斜。换句话说，在图6B中，轴56和轴承58不平行于表示本体60的侧向基准面LAP的双点划线，从而相较于通常布置为距插槽64比距垫62更近的第二轴端88，第一轴端86通常布置为距垫62比距插槽64更近。相反地，在图6C中，表示轴承58的轴承轴线BA的短划线相对于表示本体60的侧向基准面LAP的双点划线逆时针歪斜。换句话说，在图6C中，轴56和轴承58不平行于表示本体60的侧向基准面LAP的双点划线，从而相较于通常布置为距垫62比距插槽64更近的第二轴端88，第一轴端86通常布置为距插槽64比距垫62更近。下面将更详细地描述图6A-6C中所示的轴56和轴承58的歪斜。

由于气缸盖24必须限定凸轮轴28的凸角50、气门38、和间隙调节器52的具体布置、取向和对准，以及凸轮轴28的凸角50、气门38、和间隙调节器52之间的具体布置、取向和对准，所以可以理解，配气机构36的任何一个部件错位均会导致增加的摩擦和发热，这可能不利地导致部件磨损、过度的噪音、减少的部件寿命等。包括设计参数和公差，公差叠加，部件到部件的制造偏差，以及不同制造地点、机器、工具、供应商、销售商、材料来源等的使用在内的制造实际情况，都会加剧这种错位。通过示意性示例的方式，可以想到的是气缸盖24可以制造为使得凸轮轴28可以围绕相对于预期旋转轴线错位的轴线旋转，该预期旋转轴线是基于气门38和间隙调节器52的布置而限定的。在这种情况下，传统的指状随动件必然倾向于与凸轮轴28的凸角50对准，这会引起轴向反作用力作用在凸轮轴28上，并且也会导致气门38与垫之间和/或间隙调节器52与插槽之间的错位。在另一个说明性示例中，在传统的例如轴被固定到本体的指状随动件组件中，将轴和本体合适地对准以确保轴承相对于本体的合适对准是非常繁琐的和/或昂贵的。

上述说明性示例中的任一个都可能导致摩擦和发热增加，摩擦和发热增加会导致配气机构36的各种部件的过度磨损，这可能导致不可接受的发动机噪音和减少的部件寿命。另一方面，本发明的指状随动件组件54在如由于使用中的配气机构36的一个或多个部件未对准而导致的上述情况中提供了显着改进的性能。具体地，如上所述，形成在本发明的指状随动件组件54的本体60中的槽70的偏心弧状支承表面72、74被布置成允许轴56在槽70内旋转并且还沿着槽70移动，以利于轴承58就与凸轮轴28的凸角50的接合而言的对准独立于本体60的垫6就与气门38的接合而言的对准以及本体60的插槽64就与间隙调节器52的接合而言的对准。由此，本发明的指状随动件组件54提供了显着改善的耐磨性、部件寿命以及减少的摩擦、发热和噪音，同时允许以简单经济的方式制造指状随动件组件54。

现参照图11-14，示出了指状随动件组件54的本体60。具体地，图11-12所示的本体60对应于图2-11所描绘的本体60，为了清楚和一致的目的，图13-14中示出的本体60设有扩大的槽70。因此，在下面的描述中，将使用相同的术语和附图标记来描述图11-14所描绘的槽70。

如上所述，槽70的第一弧状支承表面72和第二弧状支承表面74是偏心的。此处，在一个实施例中，每个槽70还包括一对过渡支承表面98、100，这对过渡支承表面98、100在纵向上布置在一对弧状支承表面72、74之间并且与该对弧状支承表面72、74结合。换句话说，每个槽70具有第一过渡支承表面98和第二过渡支承表面100。这里，过渡支承表面98、100通常彼此平行。然而，从以下后续的描述中可以理解的是，在不脱离本发明范围的情况下，槽70可以具有足以包括两个偏心弧状支承表面72、74的任何合适的形状、轮廓或构造。

在这里所示的指状随动件组件54的代表性实施例中，每个弧状支承表面72、74具有恒定的曲率半径102，每个弧状支承表面72、74的曲率半径102是相同的(见图13-14)。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在不脱离本发明范围的情况下，槽70可以包括具有不同配置的曲率的弧状支承表面72、74，曲率是恒定的或以其它方式彼此等同或不等的。进一步地，尽管在本体60中形成的两个槽70彼此相同并且彼此对齐，但是应当理解，在不脱离本发明范围的情况下，槽70可以各自具有不同的轮廓、形状和/或布置，并且能够以足以使得轴56如上所述旋转并沿着槽70平移的任何合适的方式对准。在一个实施例中，槽70各自具有纵向地限定在弧状支承表面72、74之间的槽宽度104(见图13-14)。此处，槽宽度104比弧状支承表面72、74的曲率半径102大四倍。

如图13-14所描绘的，在一个实施例中，每个槽70的第一弧状支承表面72具有第一曲率中心106，且每个槽70的第二弧状支承表面74具有和第一曲率中心106间隔开的第二曲率中心108。在一个实施例中，第一曲率中心106以第一中心距离110和插槽64间隔开，第二曲率中心108以大于第一中心距离110的第二中心距离112和插槽64间隔开。在一个实施例中，第一弧状支承表面72的第一曲率中心106以槽距离114和第二弧状支承表面74的第二曲率中心108间隔开。此处，槽距离114小于曲率半径102。在一个实施例中，槽距离114在10到500微米之间。在一个实施例中，槽距离在50到300微米之间。

现参照图15-18，图表中示出了使用本发明的指状随动件组件54收集的图形数据和使用传统的指状随动件收集的图形数据，描绘了发动机20在以下条件下工作时凸轮轴28相对于曲轴26的角度的轴向位置：怠速和20°F油温(图15)；怠速和220°F油温(图16)；5500RPM和20°F油温(图17)；以及5500RPM和220°F油温(图18)。这些数据在发动机20测试台上采集，使用接近传感器测量凸轮轴28的轴向位置，并且使用旋转传感器测量曲轴26的角度。图15-18所示的每个图表所示的数据显示出，相较于使用传统的指状随动件组件收集的数据，在使用本发明的指状随动件组件54收集的数据中，在发动机20的工作期间凸轮轴28的轴向运动显著减少。特别地，如图15和16所示，本发明的指状随动件组件54和传统的指状随动件组件相比，将凸轮轴28的轴向运动减少了将近十倍。进一步地，如图17和18所示，在发动机高速且在许多不同的工作温度下运行时，本发明的指状随动件组件54也显著减少了凸轮轴28的轴向运动。

由此，本发明的指状随动件组件54显著减小了制造和装配配气机构36以及相关部件的成本和复杂度。具体地，可以理解的是，形成在指状随动件组件54的本体60中的槽70允许轴56旋转并沿着槽70平移，从而通过保证轴承58和凸轮轴28的凸角50之间的适当接合独立于垫62和气门38的接合以及插槽64和间隙调节器52的接合来实现配气机构36的部件的有利对准。由此，工作期间出现的歪斜得到补偿，因为歪斜要么可能是由于配气机构36的一个或多个部件的错位导致，要么可能存在于常规的指状随动件组件本身中。这样，本发明的指状随动件组件54显著减小了制造和装配配气机构36的成本和复杂度。进一步地，可以理解的是本发明为发动机20的优越的工作特性提供了可能，例如改进的性能、部件寿命、效率、重量、负载和受力能力、以及定位包装。

已经以说明性的方式描述了本发明，应当理解的是，使用的术语旨在具有描述性而不是限制性文字的性质，鉴于上述教导，对本发明的许多修改和变化是可能的。因此，在所附权利要求的范围内，本发明可以不同于所具体描述地被实践。

Claims (9)

1.一种用于内燃发动机配气机构的指状随动件组件，具有气门、间隙调节器、以及带有凸角的凸轮轴；所述指状随动件组件包括：

轴；

可旋转地被所述轴支撑、用于接合所述凸轮轴的凸角的轴承；以及

本体，所述本体具有：

用于接合所述气门的垫，

和所述垫纵向地间隔开、用于接合所述间隙调节器的插槽，

彼此侧向地间隔开且设置在所述垫和所述插槽之间的一对壁，以及

形成在每个所述壁、用于支撑所述轴的槽，每个所述槽各自由一对相对的，端部开口且偏心的弧状支承表面以及在纵向上布置在所述弧状支承表面之间并且与所述弧状支承表面结合的一对过渡支承表面限定，每个所述槽的所述过渡支承表面彼此平行且相对布置，一对端部开口且偏心的所述弧状支承表面和一对所述过渡支承表面配合，以允许所述轴在所述槽内旋转且沿所述槽移动，以便于所述轴承就与所述凸轮轴的凸角的接合而言对准，而不依赖于所述垫就与所述气门的接合而言的对准和所述插槽就与所述间隙调节器的接合而言的对准。

2.如权利要求1所述的指状随动件组件，其中所述轴在轴端之间延伸，保持器形成在每个所述轴端处且布置为限制所述轴沿所述槽的侧向移动。

3.如权利要求1所述的指状随动件组件，其中每个所述弧状支承表面具有恒定的曲率半径。

4.如权利要求3所述的指状随动件组件，其中每个所述槽具有纵向地限定在所述弧状支承表面之间的槽宽度，所述槽宽度比所述弧状支承表面的曲率半径大四倍。

5.如权利要求3所述的指状随动件组件，其中每个所述槽的所述一对弧状支承表面被进一步地限定为第一弧状支承表面和第二弧状支承表面；其中每个所述槽的所述第一弧状支承表面具有第一曲率中心，每个所述槽的所述第二弧状支承表面具有和所述第一曲率中心间隔开的第二曲率中心。

6.如权利要求5所述的指状随动件组件，其中所述第一曲率中心以第一中心距离和所述插槽间隔开，所述第二曲率中心以大于所述第一中心距离的第二中心距离和所述插槽间隔开。

7.如权利要求5所述的指状随动件组件，其中所述第一弧状支承表面的所述第一曲率中心以槽距离和所述第二弧状支承表面的所述第二曲率中心间隔开，所述槽距离小于所述曲率半径。

8.如权利要求7所述的指状随动件组件，其中所述槽距离在10微米到500微米之间。

9.如权利要求7所述的指状随动件组件，其中所述槽距离在50微米到300微米之间。

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