CN1878932A - 带有推杆保持部分的衬垫 - Google Patents

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Abstract

一种发动机(10)具有适合于围绕在摇臂中间的轴线(36)摆动的摇臂(32)和从下本体(34，14)延伸到上本体并接合于摇臂(41)的一端的推杆(44)，在该发动机(10)中，设置用于相对于上本体密封下本体的一衬垫(48，58)。该衬垫(48，59)包括适合于将上本体的至少一部分充分密封于下本体的一密封部分(56，58)和从该密封部分(56，58)向外延伸并适合于接合于推杆(44)的一推杆支持部分(60)。该接合推杆(44)的推杆支持部分(60)的至少一部分由比推杆材料较软的材料构成。

Description

带有推杆保持部分的衬垫
对相关申请的参考
本申请要求对2003年11月20日递交的、名称为“带有推杆保持部分的衬垫”的美国专利申请号10/718,431享有优先权。
技术领域
本发明涉及利用诸推杆操纵它的阀门的发动机，更具体地涉及用于在组装期间对准推杆的系统和方法。
发明背景
在利用推杆操纵它的阀门的发动机中，推杆通常被保持在摇臂的一端和凸轮从动件或挺杆之间。摇臂和挺杆确定推杆在轴向和侧向的位置，用于发动机中的操作，推杆在气缸头和气缸体中通过的通道围绕推杆松驰。当没有摇臂时，例如在组装气缸头之前，或者当拆去摇臂时，推杆不被保持在适当位置中和落到通道的侧面。这样，在将摇臂组装到气缸头时，必须在与摇臂的该端部对准的情况下支持推杆。
在将摇臂组装到气缸头期间支持推杆使之与摇臂的该端对准经常是较困难的。推杆附近的其它零件以及气缸头本体或摇臂箱自身限制接近推杆。除了难于接近推杆之外，在支持推杆时安装摇臂要求高度熟练的操作。必须同时执行若干操作，包括支持推杆、将推杆与摇臂的该端接合、将摇臂定位在摇臂箱内、将摇臂的相对端与阀门或阀门帽接合以及初步拧紧保持摇臂在适当位置中的任何螺栓。随着发动机尺寸的增大，该组装变得很困难，这是因为零件变得越大、越重、越难操纵。
因此，需要简化摇臂和推杆组装的装置和它的方法。
发明概要
本发明涉及一种用于相对于摇臂支持推杆的装置和一种以一相对于摇臂支持推杆的方式组装发动机的方法。
一所示实施例是用于将发动机的下本体密封于该发动机的上本体的衬垫。发动机具有适合于围绕一摇臂件中间的一轴线摆动的该摇臂件和从下本体延伸到上本体的和接合摇臂件的一端的一推杆。衬垫包括适合于将上本体的至少一部分充分密封于下本体的一密封部分以及从该密封部分向外延伸的、适合于接合推杆的一推杆支持部分(pushrod support portion)。接合于推杆的推杆支持部分的至少一部分由比推杆材料较软的一材料构成。
另一所示实施例是涉及具有由一推杆操作的一个或多个阀门的发动机。发动机包括一发动机缸体组件和安装在该发动机缸体组件上的一气缸头。该气缸头至少部分地接纳推杆和一个或多个阀门。上本体安装在气缸头上。衬垫处于气缸头和上本体之间。衬垫具有适合于将上本体充分密封于气缸头的一密封部分和从该密封部分向外延伸的和接合于推杆的一推杆支持突出片(pushrod supporting tab)。接合于推杆的推杆支持突出片的至少一部分适合于在发动机运行时磨损。
又一示出的实施例涉及一种组装发动机组件的一部分的方法。该方法包括将具有推杆接合部分(pushrod engaging member)的一衬垫放在下发动机本体上。在发动机运行期间推杆接合部分适合于磨损。将细长推杆放在发动机本体内和与衬垫的推杆接合部分抵靠接合。因此用衬垫在基本垂直于细长推杆的纵轴线方向支持细长推杆。
在附图和以下说明中提出了本发明的一个或多个实施例的细节。从该说明和附图以及从权利要求，本发明的其它特征、目的和优点将是显而易见的。
附图简述
图1A是按照本发明的、具有带一推杆支持突出片的一下摇臂箱衬垫的发动机的局部分解立体图；
图1B是按照本发明的、具有带一推杆支持突出片的阀门头衬垫的发动机的局部分解立体图；
图2是本发明的下摇臂箱衬垫的平面图；以及
图3是摇臂和推杆的横剖面细节。
在附图中相同的标号表示相同的部分。
详细描述
首先参阅图1A和1B，在按照本发明所构造的所示实施例中，发动机10包括一气缸体12和一气缸头14。气缸头14包括至少部分地位于一对应数量的与发动机10的内部连通的入口和出口22内的一个或多个直线往复阀门20。阀门20的工作用于控制通过入口和出口22进入发动机10的内部的流体流量。阀门20在一打开位置和一关闭位置之间基本上直线往复运动，在打开位置允许在它们的相应孔口22和发动机20的内部之间流动，在关闭位置阻止在它们的相应孔口22和发动机10的内部之间流动。在图1A和1B的所示实施例中，阀门20处于最上位置时关闭和处于最下位置时打开。弹簧30与各阀门20设置在一起，用于将阀门偏置于关闭位置。
由一个或多个摇臂32在打开和关闭位置之间平移诸阀门32，该摇臂由气缸头14的摇臂箱34可枢转地支持。摇臂箱3可以与气缸头14为一体或者可以是固定于气缸头14的单独的一件。摇臂32具有位于它的诸端部之间的一摆动中心36，该摆动中心适合于使摇臂在相对于气缸头14的至少一平面内摆动。在图1A和1B的所示实施例中，摆动中心36包括在摇臂32内的一圆柱形孔38，该孔接纳由摇臂箱34支持的一圆柱轴40。摇臂箱盖或阀门头42安装于摇臂箱34，用于基本上关闭在摇臂箱34内的阀门20和摇臂32。
摇臂32的一端被构造成作用在阀门20的一端上。在图1A和1B的所示实施例中，摇臂32通过在两相邻的阀门20的一端上的阀门头43作用在阀门20上，从而基本上同步地压下两个阀门20。但是，摇臂32可以直接作用在一个阀门20上或通过接合任意数量的阀门20的一阀门头(va1ve cap)43起作用。摇臂的相对端适合于接合通过气缸头14向上延伸的细长推杆44。摇臂32对推杆44的接合对推杆44的该端提供侧向支持同时允许在摇臂32和推杆之间以一相对角运动的形式彼此接合。在图3的所示实施例中，摇臂32的该端具有与推杆44的该端上的一相应的球面轮廓45相配合的一球面轮廓41。该球面轮廓41可以是凹凸的或内凹的轮廓，那么相应的球面轮廓45则是配对的轮廓。但是，重要的是指出摇臂32和推杆44的其它构成是在本发明的范围内。
推杆44连接于一凸轮，例如通过挺杆的(未专门示出)一从动件，该从动件使推杆基本上与推杆的纵向轴线一致地往复。推杆44、摇臂32和阀门20被设置成使推杆44朝向摇臂32的端部的运动引起摇臂32朝向阀门20摆动，对着阀门20起作用，使阀门20移到打开位置。然后，推杆44以离开摇臂32的方向运动，允许摇臂32沿离开阀门20的方向摆动。弹簧30偏压阀门20使之关闭和使摇臂32朝推杆44摆回。
在组装时，推杆44在侧向和轴向被限制在凸轮和摇臂32之间。但是，在与摇臂32组装之前，推杆44能够在气缸头和/或摇臂箱内在侧向周围运动。在组装期间，各推杆44必须被对准至摇臂32的一端和当摇臂32连接于摇臂箱34时被保持在适当位置。摇臂箱34的上表面形成一上密封表面47，该表面确定了摇臂箱34的周边边界和阀门头42上的相应的阀门头密封表面46配合。阀门头衬垫48被设置在阀门头密封表面46和上密封表面47之间，并具有基本上确定上密封表面47范围的一密封部分56。该密封部分56是柔顺的，充分密封防止流体例如油和发动机冷却剂在摇臂箱34和阀门头42之间通过。如果摇臂箱34不与气缸头14为一体，摇臂箱34的下表面形成下密封表面50，该表面确定了摇臂箱34的周边边界并与气缸头14上的相应的气缸头密封表面52配合。下摇臂箱衬垫54被设置在下密封表面50和气缸头密封表面52之间并具有一密封部分58，该密封部分基本上确定下密封表面50的范围。密封部分58是柔顺的，用于充分密封防止流体例如油和冷却剂在摇臂箱34和气缸头14之间通过。
下摇臂箱衬垫54和阀门头衬垫48必须承受的温度和压力比附近的其它发动机衬垫，例如将气缸头密封于发动机缸体的、通常的气缸头衬垫(没有专门示出)所承受的温度和压力较低。气缸头衬垫必须承受在1300℃(2370)范围内的高燃烧温度和14,000千帕(2000磅/平方英寸)的燃烧压力，完全与通常承受例如低于175℃(350)和700千帕(100磅/平方英寸)的下摇臂箱衬垫54或阀门头衬垫48不同。因此，下摇臂箱衬垫54和阀门头衬垫48(不像气缸头衬垫)能够由允许该衬垫是柔软的和可变形的许多材料，例如聚合材料(如橡胶、硅树脂、芳族聚酰按)和纤维素(如软木、纸)制成。在某些情况下，将聚合物或纤维素设置在金属载体，例如钢、铝或铜上，相比较，气缸头衬垫具有通常是硬的和刚强的例如金属(钢、铝或铜)或石墨的密封表面。
下摇臂箱衬垫54或阀门头衬垫48的至少一个设置有一个或多个推杆支持突出片60，如图1中在摇臂箱衬垫54的范围内清楚地所示。这些推杆支持突出片60基本上是平面的和基本上与衬垫48和54的相邻的密封部分56和58共平面。推杆支持突出片60从密封部分56或58朝外突出并进入与至少一推杆(图1A)相接合。该接合侧向地支持处于与摇臂32的端部对准中的或初步对准中的推杆44，以及，如果摇臂32还未到位，则该接合将推杆44支持在一易于接合摇臂32的端部而没有进一步充分对准的位置中。例如，在使用配合的球面轮廓41和45(图3)的实施例中，推杆支持突出片60对推杆44的接合能以这样一方式相对于摇臂32侧向支持推杆44，即，球面轮廓45的中心处于离开球面轮廓41的中心的球面轮廓41的一半径内、能在安装摇臂32时使球面轮廓41和45实现所需的任何附加的精细对准。
在图1A和1B的所示实施例中，突出片60同时接合两根推杆44。诸推杆支持突出片60可以被设置成支持在一发动机10内的全部推杆44、或在一发动机10内比全部推杆44较少的推杆。推杆支持突出片60还可以设置有一个或多个孔64，用于接纳离开密封部分56、58内侧的和由气缸头14或摇臂箱34装载的支持短柱或紧固件66(图1A)。将支持短柱或紧固件66以相对于摇臂箱34的所需方位插入、通过孔64和支持突出片60。在图1A的所示实施例中，支持短柱或紧固件66支持基本上垂直于推杆44的纵向轴线的推杆支持突出片60。通过设置孔64和支持短柱或紧固件66，推杆支持突出片60能够从该衬垫悬臂伸出和仅仅沿着一边缘连接于密封部分56或58。如果需要，可以省去孔64和支持短柱或紧固件66。
推杆支持突出片60能够以许多方式接合于推杆44。例如，该接合可以仅仅是侧向支持推杆44的抵靠接合或者支持突出片60可以设置有孔62，该孔被构造成接纳推杆44和侧向支持推杆44。在图1A和1B的所示实施例中，孔62呈C形，用于通过C形的敞开部分来接纳推杆44，然后至少部分地包围和部分地支持推杆44。孔62不需要呈C形或包围推杆44的一部分，能够是对推杆44提供侧向支持的其它许多形状，例如一整圆孔、凹槽、凹口或其它形状。
支持突出片60可以由与密封部分56或58基本相同的材料构成，或者支持突出片60能够可替换选用地或附加地包括不同的材料。该不同材料可以比密封部分56或58的材料更不易变形，以对支持突出片60提供刚性。例如，支持突出片60可以是带有设置或形成在它的外表上的聚合材料的金属载体或可以具有插入孔62内的聚合衬套。接合于推杆44的材料的至少一部分例如在孔62内的部分可以比它接触的推杆44的材料更软得多的材料。从而，例如，一推杆44通常由淬硬的钢或铝制成和支持突出片60的、接合于推杆44的至少一部分可以由一种例如密封部分56或58的聚合物或纤维素材料的软得多的材料制成。当要使发动机运行而没有在接合点对推杆44产生或引起过早磨损时，可选择较软的材料使之较快地变坏或磨损(由于推杆44的运动)。用这较柔的材料，就不需要对推杆44进行附加的硬化或阳极处理。在金属推杆44的例子中，在发动机运行而没有对推杆44产生或引起过早磨损时聚合物或纤维素材料会被迅速磨损。
作为对提供变质或磨损的较柔材料或与这较软材料结合的一可替换选用的方案，一个或多个孔62的尺寸可以被确定为使推杆44接合于孔62的内部直至通过安装摇臂32进一步对准推杆44为止。当被摇臂32接合时，推杆44被支持在孔62的内部中和在它的通常的运动范围内可以自由运动而不充分接触于孔62的内部或支持突出片60。在所示实施例中的推杆44的通常运动范围包括沿着推杆44的纵轴线的往复运动和由摇臂32的摆动引起的某些侧向运动。
使用具有推杆支持突出片60的下摇臂箱衬垫54或阀门头衬垫48便于发动机10的组装。在将气缸头14安装于缸体12之后，可以将下摇臂箱衬垫54放在气缸头14上和将摇臂箱34固定于气缸头14。将推杆44插入、通过气缸头14以与凸轮连接，以及由下摇臂箱衬垫54的推杆支持突出片60接合于推杆以支持推杆44。在C形孔62的情况下，通过C形孔的敞开部分接纳推杆44，并被孔62基本上包围。如果不使用摇臂箱衬垫54，例如用与气缸头14为一体的摇臂箱34或不提供带有推杆支持突出片的摇臂箱衬垫54，将带有推杆支持突出片60的阀门头衬垫48安装在摇臂箱34上和由阀门头衬垫48的推杆支持突出片60接合于推杆44。在任一情况下，推杆44被支持在易于接合它们各自的摇臂32的适当位置中。然后，能够安装摇臂而不提供对推杆44的充分性的进一步的支持或对准，并将由凸轮从动件或挺杆和摇臂32支持推杆44。在发动机10的运行期间，推杆支持突出片60可能变坏或磨损，但是因为推杆44被侧向支持在凸轮从动件或挺杆和摇臂之间，所以推杆支持突出片60所提供的支持是不需要的。并且，依靠推杆支持突出片60的、接合于推杆44的、由比推杆44的材料较软的材料制造的至少一部分，推杆支持突出片60将不会对推杆44产生或引起过早磨损。
已叙述了本发明的许多实施例。然而，将会理解到不偏离本发明的原理和范围可以作出许多修改。因此，其它实施例也在以下权利要求的范围内。

Claims (30)

1.一种用于将一发动机的一下本体密封于该发动机的一上本体的一衬垫，该发动机具有适合于围绕在一摇臂件中间的一轴线摆动的该摇臂件和一推杆，摇臂件位于上本体内，推杆从下本体延伸到上半体和接合于摇臂的一端，该衬垫包括：
适合将上本体的至少一部分充分地密封于下本体的一密封部分；
从该密封部分向外延伸的、适合于接合推杆的一推杆支持部分，该接合推杆的推杆支持部分的至少一部分由比推杆材料较软的一材料构成；以及
其中，上本体包括一摇臂箱和下本体包括一气缸头，以及，该密封部分适合于将摇臂箱的至少一部分充分密封于气缸头。
2.一种用于将一发动机的一下本体密封于该发动机的一上本体的一衬垫，该发动机具有适合于围绕在一摇臂件中间的一轴线摆动的该摇臂件和一推杆，该摇臂件位于上本体内，推杆从下本体延伸到上半体和接合于摇臂的一端，该衬垫包括：
适合将上本体的至少一部分充分密封于下本体的一密封部分；
从该密封部分向外延伸的、适合于接合推杆的一推杆支持部分，该接合推杆的推杆支持部分的至少一部分由比推杆材料较软的一材料构成；以及
其中，上本体包括一阀门头和下本体包括一气缸头，以及，该密封部分适合于将阀门头的至少一部分充分密封于气缸头。
3.如权利要求1或2所述的衬垫，其特征在于，接合于推杆的推杆支持部分的至少一部分包括从聚合物和纤维素组成的材料组中选择的一材料。
4.如权利要求3所述的衬垫，其特征在于，推杆由包括金属的一材料构造。
5.如权利要求1或2所述的衬垫，其特征在于，密封部分包括与推杆支持部分基本相同的材料。
6.如权利要求1或2所述的衬垫，其特征在于，推杆支持部分还包括适合于接纳推杆的和充分支持、防止推杆的侧向运动的一基本C形孔。
7.如权利要求1或2所述的衬垫，其特征在于，推杆支持部分还包括适合于接纳推杆的和相对于推杆支持部分充分支持推杆的一孔。
8.如权利要求7所述的衬垫，其特征在于，还包括设置在一金属衬垫上的诸聚合材料。
9.一种具有由一推杆操作的一个或多个阀门的发动机，该发动机包括：
一发动机缸体组件；
安装在该发动机缸体组件上的一气缸头，该气缸头至少部分地接纳推杆和一个或多个阀门；
安装在气缸头上的一上本体；
在气缸头和上本体之间的一衬垫，该衬垫具有适合于将上本体充分密封于气缸头的一密封部分和从该密封部分向外延伸并接合于推杆的一推杆支持突出片，该接合推杆的推杆支持突出片的至少一部分适合于在发动机运行期间被磨损；以及
其中，上本体是一阀门头。
10.一种具有由一推杆操作的一个或多个阀门的发动机，该发动机包括：
一发动机缸体组件；
安装在该发动机缸体组件上的一气缸头，该气缸头至少部分地接纳推杆和一个或多个阀门；
安装在气缸头上的一上本体；
在气缸头和上本体之间的一衬垫，该衬垫具有适合于将上本体充分密封于气缸头的一密封部分和从该密封部分向外延伸并接合于推杆的一推杆支持突出片，该接合于推杆的推杆支持突出片的至少一部分适合于在发动机运行期间被磨损；以及
其中，上本体是一摇臂箱。
11.如权利要求9或10所述的发动机，其特征在于，推杆包括金属，衬垫包括一聚合材料和一纤维素材料中的至少一个。
12.如权利要求9或10所述的发动机，其特征在于，衬垫和推杆支持突出片包括一聚合材料。
13.如权利要求9或10所述的发动机，其特征在于，还包括由适合于基本上垂直于推杆的纵轴线支持该推杆支持突出片的、由气缸头装载的诸突出片支持件。
14.一种组装一发动机组件的一部分的方法，该方法包括：
将具有推杆接合部分的一衬垫放在一下发动机本体上，在发动机运行期间该推杆接合部分适合于被磨损；
将一细长推杆放在一发动机本体内并与衬垫的推杆接合部分抵靠接合；
用衬垫沿基本上垂直于细长推杆的一纵轴线的方向支持细长推杆；以及
其中，下发动机本体是一发动机气缸头。
15.一种组装一发动机组件的一部分的方法，该方法包括：
将具有推杆接合部分的一衬垫放在一下发动机本体上，在发动机运行期间推杆接合部分适合于被磨损；
将一细长推杆放在一发动机本体内并与衬垫的推杆接合部分抵靠接合；
用衬垫沿基本上垂直于细长推杆的一纵轴线的方向支持细长推杆；以及
其中，推杆包括金属，推杆接合部分的至少一部分包括一聚合物和一纤维素材料中的至少一材料。
16.如权利要求14或15所述的方法，其特征在于，还包括将推杆插入推杆接合部分的一推杆接合孔内。
17.如权利要求14或15所述的方法，其特征在于，还包括将推杆接合部分支持在由发动机本体装载的一支柱短柱上。
18.一种用于将一发动机的一下本体密封于该发动机的一上本体的衬垫，该发动机具有接合从下本体延伸到上本体的一推杆的一摇臂，该衬垫包括：
适合于将上本体的至少一部分充分密封于下本体的一密封部分；
从该密封部分向外延伸的一推杆支持部分，该推杆支持部分在摇臂与推杆接合之前用于接合和支持与摇臂的一端大致对准的推杆并适合于在摇臂和推杆接合之后不与推杆充分接触；以及
其中，上本体包括一摇臂箱，下本体包括一气缸头，以及，密封部分适合于使摇臂箱的至少一部分充分密封于气缸头。
19.一种用于将一发动机的一下本体密封于该发动机的一上本体的衬垫，该发动机具有接合从下本体延伸到上本体的一推杆的一摇臂，该衬垫包括：
适合于将上本体的至少一部分充分密封于下本体的一密封部分；
从该密封部分向外延伸的一推杆支持部分，该推杆支持部分在摇臂与推杆接合之前用于接合和支持与摇臂的一端大致对准的推杆并适合于在摇臂和推杆接合之后不与推杆充分接触；以及
其中，上本体包括一阀门头，下本体包括一气缸头，以及，密封部分适合于将阀门头的至少一部分充分密封于气缸头。
20.如权利要求23或24所述的衬垫，其特征在于，接合于推杆的推杆支持部分的至少一部分包括从聚合物和纤维素组成的材料组中选择的一材料。
21.如权利要求23或24所述的衬垫，其特征在于，密封部分包括与推杆支持部分基本相同的材料。
22.一种用于将一发动机的一下本体密封于该发动机的一上本体的衬垫，该发动机具有接合从下本体延伸到上本体的一推杆的一摇臂，该衬垫包括：
适合于将上本体的至少一部分充分密封于下本体的一密封部分；
从该密封部分向外延伸的一推杆支持部分，该推杆支持部分在摇臂与推杆接合之前用于接合和支持与摇臂的一端大致对准的推杆并适合于在摇臂和推杆接合之后不与推杆充分接触；以及
其中，推杆支持部分还包括适合于接纳推杆的和充分支持、防止推杆侧向运动的一大体C形孔。
23.如权利要求23或24所述的衬垫，其特征在于，推杆支持部分还包括适合于接纳推杆的和相对于推杆支持部分充分支持推杆的一孔。
24.如权利要求23或24所述的衬垫，其特征在于，接合推杆的推杆支持部分的至少一部分由比推杆材料较软的一材料构成。
25.一种组装一发动机组件的一部分的方法，该方法包括：
将具有推杆接合部分的一衬垫放在一下发动机本体上，
将一细长推杆放在一发动机本体内并与衬垫的推杆接合部分抵靠接合；
用该衬垫沿基本上横向于细长推杆的一纵轴线的方向支持细长推杆；
使细长推杆与一摇臂接合，从而移动细长推杆使之充分不与衬垫接合；以及
其中，下发动机本体是一发动机气缸头。
26.一种组装一发动机组件的一部分的方法，该方法包括：
将具有推杆接合部分的一衬垫放在一下发动机本体上，
将一细长推杆放在一发动机本体内并与衬垫的推杆接合部分抵靠接合；
用衬垫沿基本上横向于细长推杆的一纵轴线的方向支持细长推杆；
使细长推杆与一摇臂接合，从而移动细长推杆使之充分不与衬垫接合；以及
还包括将推杆接合部分支持在由发动机本体所装载的一支柱短柱上。
27.如权利要求31或33所述的方法，其特征在于，细长推杆包括金属，推杆接合部分的至少一部分包括一聚合物和一纤维素材料中的至少一个。
28.如权利要求31或33所述的方法，其特征在于，还包括将细长推杆插入推杆接合部分的一推杆接合孔内。
29.如权利要求14所述的方法，其特征在于，还包括将在一端接纳推杆的一摇臂安装于发动机本体而不进一步充分对齐摇臂和推杆。
30.如权利要求25或26所述的方法，其特征在于，将推杆与摇臂接合包括将推杆与摇臂接合而不进一步充分使摇臂和细长推杆对准。
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