[发明专利]滚子式凸轮轴支架以及包含该凸轮轴支架的内燃机

说明书

技术领域

本发明总体涉及用于可旋转地支撑凸轮轴的支架结构，尤其涉及用于顶置凸轮轴配置的这种滚动轴承支架结构。在更为具体的设置中，本发明涉及一种用于顶置凸轮轴配置的滚动轴承支架结构以及具有这种支架结构和I型直接作用阀机构的内燃机，所述顶置凸轮轴配置具有I型直接作用阀机构配置。

背景技术

往复式发动机或内燃机包括一个或多个凸轮轴，例如图1A所示的示例凸轮轴20，这对于本领域技术人员来说是公知的。凸轮轴独立地使阀机构的各自的进气阀和排气阀响应于凸轮轴的旋转运动而进行直行运动。

凸轮轴20典型地包括轴部22和多个凸轮24。轴部22通过一个或多个轴承以及发动机的气缸盖的对等结构而被可旋转地支撑。凸轮轴20通过正时皮带(未显示)或其它结构(例如，齿轮)而连接到发动机的曲轴，从而使凸轮轴根据曲轴的旋转而进行旋转。

当每一个凸轮24可操作地分别联接或连接到进气阀或排气阀时，设置与阀数量相同数量的凸轮。每一个凸轮24包括相对长径部24a(有时称为凸起部)以及相对短径部24b。沿着凸轮轴20将多个凸轮24设置为使长径部24a的位置在周向方向上错开。因此随着进气阀和排气阀可操作地连接到多个凸轮24的每一个，这些进气阀和排气阀可以响应于各自的凸轮轴的旋转而在不同的正时下打开和关闭。

这样的往复式发动机或内燃机10可配置为包括一个或多个汽缸，更具体地为4缸、6缸、8缸、10缸和12缸。而且，在发动机中将各汽缸设置为成直线、倾斜，以形成V形，或者以本领域技术人员所公知的多种方法中的任意一个进行设置。因此，凸轮轴的数量和凸轮轴的设置取决于汽缸的数量和汽缸的设置。

往复式发动机或内燃机可以设置为具有两个凸轮轴，并且设置为位于进气阀和排气阀的每一侧上，所述凸轮轴放置并设置在每个气缸盖的上侧，这是本领域技术人员公知的。这样的设置通常称为双顶置凸轮或凸轮轴(DOHC)设置。在这种DOHC配置中，一个凸轮轴的凸轮可操作地联接到进气阀，以便分别在适合正时处打开和关闭每一个进气阀，并且其它凸轮轴的凸轮可操作地联接到排气阀，以便在适合正时处分别打开和关闭每一个排气阀。可替代地，并且正如本领域技术人员所公知的，内燃机可配置为对于每一个气缸盖具有一个凸轮轴(即，单顶置凸轮轴——SOHC)，该凸轮轴包括沿着凸轮轴设置的凸轮，以便在适合的正时下打开和关闭进气阀和排气阀中的每一个。在内燃机包括多于一个气缸盖的情况下，例如当发动机为V形配置时，设置两组凸轮轴，对于每一个气缸盖具有一组。

当所描述的进气阀被打开时，各个凸轮24的长径部24a邻接进气阀30a的各自的端部。以此方式，进气阀被向下推动抵抗阀弹簧的力，从而使进气阀头从阀座位移并延伸进入汽缸内。当所述的进气阀关闭时，凸轮24的短径部24b邻接进气阀的各自的端部，从而通过阀弹簧的回复力向上推动进气阀。这也适用于排气阀，因此在此将不再赘述。

用于可旋转地支撑顶置凸轮轴发动机配置中的凸轮轴20的最普遍的技术或机构是一种组件，该组件包括多个薄膜动液轴承，所述薄膜动液轴承包括气缸盖中的互补的轴承支架结构，其中各动液轴承沿着凸轮轴的长度相对隔开。更特别地，通常对应于凸轮轴的每一个轴部22设置轴承组件。在这样的轴承组件中，受压油被导入每一个轴部22的外表面和相对的动液轴承结构之间。与其它动液轴承结构结合的这种油的受压薄膜可旋转地支撑凸轮轴，并且该油还作为润滑剂，从而在凸轮轴旋转时降低摩擦。在发动机速度较低时或者当发动机空转时，油泵并不产生产生足够压力以形成油的受压薄膜；而是形成混合膜。正如本领域技术人员所公知的，与薄膜条件相比，该混合膜条件增大了摩擦力，从而在这种速度较低时或者当发动机空转时引起更高的凸轮轴扭矩。

这在发动机在已经停机一段时间之后正要起动时也是有意义的，这是因为当正要起动发动机时，可能在凸轮轴和轴承支架表面之间仅有很少油甚至没有油用于润滑(例如，在气缸盖的固定结构和凸轮轴之间没有润滑剂或只有很少润滑剂)。换句话说，当起动发动机时，可能将与凸轮轴的轴部22存在金属与金属的接触，从而增大了轴承组件上的磨损。

在美国专利公开US 2009/0235887和US 2010/0012059中，滚子式轴承设置为与气缸盖中的结构结合，并可旋转地支撑凸轮轴。记载于美国专利公开No.US 2009/0235887中的滚针式轴承是一种滚子式轴承，其包括外环、多个滚针以及油槽，该外环通过在周向方向上连接多个弧形外环构件而形成，所述多个滚针沿着外环的内径表面而设置，所述油槽在周向方向上延伸并且在外环构件的外径表面中形成。