用於搖臂組件的氣門導管的製作方法

2023-06-02 21:34:06

專利名稱：用於搖臂組件的氣門導管的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於內燃機的氣門控制系統，更具體地說，涉及一種用在氣門控制系統中的改進的搖臂組件。
背景技術：
用於發動機菌形氣門(poppet valve)的氣門控制系統在現有技術中是廣泛公知的。儘管沒有這樣限定，但本發明特別適於用在頂置凸輪(OHC)式氣門控制系統中，將結合OHC式氣門控制系統對本發明進行描述。在一種典型的OHC式氣門控制系統中，除了要控制的發動機菌形氣門之外，還設有一搖臂組件以及該搖臂組件繞其樞轉的某種「支點」機構。另外，一OHC氣門控制系統包括一限定一凸輪輪廓的凸輪軸，該搖臂組件包括一凸輪從動件，例如一可轉動地設置且支承在一相對於該搖臂組件固定的軸上的滾輪從動件。
通常，本發明所涉及類型的這種搖臂組件包括一體形成且用以與發動機菌形氣門的上杆端部接合的一氣門杆端墊部。近期的趨勢是不再使用這種一體式氣門杆端墊部，而使用能與杆端接合且兩者間不是滑動接合的可轉動(可樞轉)墊部。例如，美國專利No.5,655,490說明了用作杆端墊部的大量不同構造類型和安裝布置。在該引用專利示出的各種墊部構造中有些「凹口圓木」類型的墊部，即其總體構造基本為圓柱形，但帶有朝向中心且用以限定一個或多個平面的凹口，一個平面尤其適於與杆端部的端面接合。因此，儘管本發明並不限於這種特定杆端墊部構造或者任何其它特定構造，但除了如所附權利要求書提到的以外，該「凹口圓木」構造代表一個優選實施例，將結合該構造對本發明進行描述。
儘管用於內燃機菌形氣門的許多氣門控制系統都是傳統固定類型的(即，不能改變氣門升程或不能「釋開(deactivating)」該發動機菌形氣門)且本發明可有利地用在這種「固定」式氣門控制系統中，但本發明尤其適合用於釋開(deactivating)式氣門控制系統中，將結合此對本發明進行描述。儘管用以實現氣門釋開/氣門分離(valve deactivation)的各種結構對本發明而言不是必要的，甚至與本發明不特別相關且因此在此僅對它們進行簡要描述，但典型氣門釋開系統的一個方面與本發明相關。然而，在一典型「固定」式氣門控制系統中，搖臂可樞轉的角度僅為大約10到20度，在一典型氣門釋開系統中，搖臂組件通常樞轉一多達25度的角度。
由於需要經由該搖臂的較大範圍樞轉運動(在氣門釋開的情況中)來維持氣門杆端部的端面與搖臂墊部之間的非滑動接合，因此使得一適當氣門杆端墊部的提供以及該墊部在該搖臂組件內的安裝和固定變得略微複雜。
如本領域技術人員公知的，提供一必須固定在搖臂組件內的可轉動(或可樞轉)墊部，以及安裝在一軸上且同樣必須相對於該搖臂組件固定的凸輪從動件的存在將顯著增大包括在該整個搖臂組件內的部件數量。該墊部與凸輪從動件的必要固定也顯著增大了該搖臂組件的總製造費用，尤其是組裝該搖臂的時間和費用。

發明內容
因此，本發明的一個目的是提供一克服上述現有技術缺點的改進的搖臂組件。
本發明的另一個目的是提供一種具有改進的氣門杆端墊部和用於該氣門杆端墊部的固定裝置的改進的搖臂組件。
本發明的又一目的是提供一在實現上述目的的同時將搖臂組件內的部件數量減至最少並減少組裝時間及其成本的改進的搖臂組件。
本發明的以上和其它目的通過提供一種用在一內燃機的氣門控制系統中的搖臂組件來實現，該內燃機具有一氣缸蓋和一可響應於一限定凸輪輪廓的凸輪軸的轉動而相對於該氣缸蓋在開啟位置和閉合位置之間移動的菌形氣門。該氣門控制系統還包括一相對於該氣缸蓋基本固定且具有一支點部的支點裝置。該搖臂組件包括一具有一對沿軸向隔開一定距離的側壁的搖臂，該對側壁通過一限定一用於與該支點部接合的支點面的部分而相互連接，由此當該菌形氣門在開啟位置和閉合位置之間移動時，該搖臂組件繞支點部樞轉。該搖臂組件還包括一設在該側壁之間用於與該凸輪輪廓接合且繞一伸入由該側壁限定的軸孔內的安裝軸設置的凸輪從動件。該搖臂組件還包括一限定一用於與菌形氣門的杆端部接合的氣門墊的銷件，該銷件伸入由該搖臂的側壁限定的銷孔內。最後，該搖臂組件還包括一夾件。
該經改進的搖臂組件的特徵在於該夾件包括一對設在搖臂的側壁附近且位於該側壁的外側上的沿軸向隔開一定距離的夾側壁，和一相互連接該夾側壁的連接部。該夾側壁被設置成限制該安裝軸及銷件沿任一方向軸向移動。一個夾側壁包括一與該搖臂的相鄰側壁接合且在該搖臂的側壁之間延伸並包括一終端部的第一固定部，該終端部設在銷件附近且可操作用以限制該銷件繞其軸線相對於搖臂的轉動。


圖1是一依照「現有技術」製造且可應用本發明的氣門控制系統的局部橫截面圖；圖2是本發明搖臂組件以略大於圖1比例示出的頂透視圖；圖3是圖2所示搖臂組件自底部看且以與圖2基本相同比例示出的透視圖；圖4是貫穿本發明搖臂組件剖開的橫截面圖，示出凸輪從動件的安裝；圖5是類似於圖4且以相同比例示出但貫穿氣門杆端墊部剖開的橫截面圖；圖6是沿圖5中線6-6剖開且以基本相同比例示出的局部軸向截面圖；以及圖7是本發明夾件在成形為其最終形狀之前的平面圖。
具體實施例方式
現在參照附圖，這些附圖並不意味著對本發明進行限定。圖1示出一採用本發明搖臂組件的頂置凸輪(OHC)式內燃機的氣缸蓋的一部分。在圖1中，一傳統(「現有」)氣門控制系統通常標識為13且用於控制一發動機菌形氣門15的運動(「升程」)。發動機菌形氣門15包括一端部17(在此也稱為「杆端部」)。如本領域技術人員公知的，通常利用一彈簧座圈(在此未表示)包圍端部17，該彈簧座圈用作一氣門復位彈簧(在此為簡化也未表示)的上端的(彈簧)座。
氣門控制系統13與一通常標識為19的凸輪軸協同操作，以克服該氣門復位彈簧的偏壓(閉合)力而周期性地開啟發動機菌形氣門15。如本領域技術人員公知的，凸輪軸19包括一底圓部21和一氣門提升部23。
如圖1中「現有技術」方案所表示的，傳統氣門控制系統13包括一通常標識為25的搖臂組件，該搖臂組件25包括一相當傳統且通常衝壓而成的搖臂27。在該現有技術及本發明的該實施例中，僅作為示例，搖臂27包括一向下開口的基本U形件。搖臂組件25支承著繞一(安裝)軸31可轉動安裝的一凸輪從動件(滾輪)29，以使該凸輪從動件(滾輪)29在該搖臂組件25內相對轉動。
搖臂組件25的右端(如圖1中所示)包括一標識為33的三角形杆端墊部(以下簡稱為墊部)，該墊部33在現在技術中是已知的且與菌形氣門15的杆端部17的端面接合。在搖臂組件25的軸向相對端處，搖臂27限定一部分球形(或「圓蓋形」)部35，該圓蓋形部35的底面包括一設置用以與一通常標識為41的液壓間隙調整器(HLA)的球塞部39接合的支點面37。如OHC式配氣傳動機構領域的技術人員所公知的，通常設置一搖臂組件繞其樞轉的「支點部」。在該實施例中，僅作為示例，HLA41包括該「支點部」，但應理解，在本發明範圍內還包括各種其它用以提供所需支點部(或樞轉點)的構造。
在該實施例中，同樣僅作為示例，HLA41是一種釋開(deactivating)式間隙調整器，如目前「氣門釋開」領域的技術人員所公知的，在該釋開式間隙調整器內，一內部本體件43可相對於一外部本體件45處於鎖止狀態或者未鎖止狀態。同樣如本領域技術人員公知的，內部本體件43的未鎖止狀態通常發生在一由外部本體件45限定的環形槽47內存在增壓流體時。環形槽47內的增壓控制流體與一通常標識為49且設置在氣缸蓋11內的一遠端位置處的控制壓力源連通。然後，該控制壓力從壓力源49經一流體通道51與環形槽47連通，以實現該未鎖止狀態。但應理解，對本發明來說，釋開式HLA41的細節以及甚至該釋開式HLA的存在都不是必要特徵。
現在主要參照圖2和3，描述通常標識為55的本發明搖臂組件。應理解，在實施本發明時採用搖臂組件55來代替圖1所示氣門控制系統中的現有搖臂組件25。在以下說明中，與圖1的現有搖臂組件25相同或者基本相同的某些部件將具有相同的參照數字。搖臂組件55包括一通常出於經濟原因而優選具有一整體單件的衝壓件的搖臂57。該搖臂57包括一對通過一連接部63(在圖3中可最清楚地看到)相互連接的側壁59和61，該連接部63包括在其底面上繼而限定支點面37(參見圖2)的圓蓋形部35。如前所述，支點面37與HLA41的球塞部39接合。
如在圖4中可最清楚看到的，側壁59和61限定用以容納並支承軸31的相對端部的圓形軸孔65，凸輪從動件29可轉動地安裝在該軸31上。在本發明的該實施例中，軸31的軸向長度基本等於從側壁59的外表面到側壁61的外表面的軸向距離，其理由隨後將變得明顯。在許多現有搖臂組件中，從動件軸的軸向長度較長，通常長到該從動件軸的每端上足以容納一固定件(例如一「C」形夾)。反過來，這種布置要求把該從動件軸機加工成該軸的每端處都具有一適當的凹槽，從而額外增加該搖臂組件的費用。本發明基本消除了上述額外的機加工和組裝過程。
現在主要參照圖2和5，接著描述一依照本發明的用以代替圖1現有裝置中的墊部33的氣門杆端墊部。如在圖5和6中最清楚示出的，本發明搖臂組件55包括一具有一對相對設置的圓柱形端部69的銷件67，每個圓柱形端部69都可轉動地設在一由側壁59和61限定的圓形銷孔71中。如在背景技術中所提到的，銷件67具有基本為「凹口圓木」的構造，因而限定一對平行的平墊面73(每個平墊面73可包括一用於與氣門杆端部17接合的「墊部」)。因此，銷件67是「可反轉的」，即其可安裝在圖2，3，4和6所示位置，或者其可轉動180度，本領域技術人員將能理解，銷件67在那些沿徑向相對的位置中的任何一個上都將同樣地工作。此外，儘管結合一銷件67具有一對平行墊面73的實施例對本發明進行了描述，但應理解，本發明並不限定於此。如果可取且僅作為示例，銷件67可僅包括一單一墊面73，或者包括類似於圖1所示墊部33布置的三個墊面73，或者根據需要包括任何其它數量的墊部73。
如就軸31而言所描述的，優選但並不是必須的，銷件67的軸向長度基本等於從側壁59的外表面到側壁61的外表面的距離，如在圖4和5中最清楚看到的，其理由也將在隨後描述。同樣，在某些已知現有裝置中，該銷件(或墊部)伸出該搖臂側壁的壁表面足夠遠到可在其每個軸向端部上採用某種固定件(例如一「C」形夾)。同樣，本發明基本消除了這種額外部件的需要以及組裝上述類型部件。
依照本發明的一重要方面，搖臂組件55包括一夾件75，如在圖7中最清楚看到的，該夾件75優選包括一隨後將形成為圖2-6所示形狀的衝壓件。夾件75包括一對在該實施例中分別緊鄰搖臂側壁59和61的外表面設置的夾側壁77和79。本領域技術人員應理解，在圖4和5中主要出於易於圖示的原因，示出的夾側壁77和79被設置為與側壁59和61的外表面接合。但在本發明範圍內，夾側壁77和79也可設置成分別與側壁59和61的外表面略微分開。
夾側壁77和79通過一連接部81相互連接，僅充分示出在圖2和7中，該連接部81包括一彎曲成基本U形構造(同樣參見圖3)且與搖臂57的連接部63緊密接合的固定翼片83。自以下對夾件75的描述中應理解，固定翼片83是負責把夾件75相對於搖臂57固定就位的結構的一部分。隨後將敘述起固定功能的該結構的其它部分。連接部81限定一槽口(開口)84，槽口84的尺寸被設定成連接部81在球塞部39上滑動時使槽口84的側部略微變形直至該槽口的側部與球塞部39上的一沉割槽接合。此後，球塞部39和搖臂組件55就相對於彼此保持在上述「組裝」位置上，為隨後將該氣門控制系統組裝到氣缸蓋11內作好準備。
現在主要參照圖3和5，在與固定翼片83相對的軸向端部處，夾側壁77和79分別包括固定和定向部85和87。儘管對本發明而言不是必須的，該固定和定向部85和87基本相同。在搖臂組件55的某些應用中，僅提供一個固定和定向部(85或87)就足夠了，但在該實施例中提供了兩個固定和定向部，儘管以下僅描述固定和定向部85，但應理解該描述同樣適用於固定和定向部87。
如在圖3，5和6中最清楚看到的，固定和定向部85容納在一形成於搖臂側壁59的上表面內的淺凹口89(參見圖3和6)中。固定和定向部85在凹口89內的這種接合完成夾件75相對於搖臂57固定的功能。固定和定向部85向「內」(即朝向圖5中的相對側壁61)延伸且包括一朝向墊面73延伸的終端部91，該墊面73是朝向銷件67的「頂部」設置的那個墊面73，即不是將與氣門杆端部17接合的那個墊面73。
依照本發明的一個重要方面，夾側壁77和79優選分別設在搖臂側壁59和61附近且位於它們的外表面上，如圖4和5所示。夾側壁77和79的位置自然地就能用於限制從動件軸31及銷件67的任何軸向運動，而無需任何其它形式的固定裝置，同樣重要的是，無需任何特定組裝工序，例如把「C」形夾安裝到該從動件軸或銷件上。由此，該簡單衝壓夾件75取代了先前在現有裝置中固定從動件軸31和墊部所要求的那種結構和組裝時間。應理解，儘管在此示出的夾側壁77和79是「完整」壁(參見圖7)，但對本發明而言這不是必須的。如果需要，夾側壁77和79可包括位於圖中該側壁77和79區域的某些或者甚至絕大部分上的開口部。對本發明而言所有必須的是側壁77和79包括一足以使連接部81與固定部85和87連接的「壁」以及一足以限制(並固定)軸31和銷件67的「壁」。
依照本發明的另一重要方面，如在圖6中最清楚看到的，終端部91延伸至一與「頂」墊面73(即，同將與氣門杆端部17接合的那個墊面73相對的墊面73)鄰接的位置。終端部91包括一對相對於水平面且相對於相鄰墊面73以角度「A」設置的定向面93。優選的，角度「A」基本等於(或者可能略大於)搖臂組件55在其正常操作過程中的最大樞轉運動角。如本領域技術人員公知的，當搖臂組件55在未閉止(釋開)狀態下操作時通常經歷較大的運動角，因此，所選擇的角度「A」應對應於該搖臂組件被釋開時的樞轉運動角。
在組裝搖臂組件55並繞搖臂57安裝夾件75時，設置在墊面73附近的定向面93將銷件67相對於搖臂組件55的轉動限制成轉過角度「A」。結果，在搖臂組件55安裝到氣缸蓋11上時，銷件67總是在「適當定向」的角度「A」內。通過「適當定向」，其意味著銷件67朝向這樣一個角度定向，即，當墊面73與氣門杆端部17接合時接合面基本平行，而這種接合使銷件67略微轉動直至墊面73與端部17的端面平行、面對面地接合。因此，在把搖臂組件55組裝到氣缸蓋上時，沒有必要進行定向銷件67以實現墊面73與端部17的端面適當接合的任何單獨步驟，作為本發明的結果，這種接合正好自然地發生。
在前述說明中已經對本發明進行了較詳細的描述，且相信在閱讀並理解該說明之後，本發明的各種改動和變型將變得明顯。所有這些改動和變型都試圖包括在本發明內，它們都在所附權利要求書的範圍內。
權利要求
1.一種用在一內燃機的氣門控制系統中的搖臂組件(55)，所述內燃機具有一氣缸蓋(11)和一可響應於一限定一凸輪輪廓(23)的凸輪軸(19)的轉動而相對於所述氣缸蓋在開啟位置和閉合位置之間移動的菌形氣門(15)；所述氣門控制系統還包括一相對於所述氣缸蓋(11)基本固定且具有一支點部(39)的支點裝置(41)；所述搖臂組件(55)包括一具有一對沿軸向隔開一定距離的側壁(59，61)的搖臂(57)，所述的一對側壁(59，61)通過一限定一用於與所述支點部(39)接合的支點面(37)的部分(63)而相互連接，由此當所述菌形氣門(15)在所述開啟位置和閉合位置之間移動時，所述搖臂組件(55)繞所述支點部樞轉；所述搖臂組件(55)還包括一設在所述側壁(59，61)之間用於與所述凸輪輪廓(23)接合且繞一伸入由所述側壁(59，61)限定的軸孔(65)內的安裝軸(31)設置的凸輪從動件(29)，和一限定一用於與所述菌形氣門(15)的一桿端部(17)接合的氣門墊的銷件，所述銷件伸入由所述側壁(59，61)限定的銷孔(71)內；所述搖臂組件(55)包括一夾件；所述搖臂組件的特徵在於(a)所述夾件(75)包括一對設在所述搖臂(57)的所述側壁(59，61)附近且位於所述側壁(59，61)外側上的沿軸向隔開一定距離的夾側壁(77，79)，和一相互連接所述夾側壁(77，79)的連接部(81)；(b)所述夾側壁(77，79)被設置成限制所述安裝軸(31)及所述銷件(67)沿任一軸向方向軸向移動；以及(c)一個所述夾側壁(77)包括一與所述搖臂(57)的相鄰側壁(59)接合且在所述搖臂(57)的所述側壁(59，61)之間延伸並包括一終端部(91)的第一固定部(85)，所述終端部(91)設在所述銷件(67)附近且可操作用以限制所述銷件(67)繞其軸線相對於所述搖臂(57)的轉動。
2.如權利要求1所述的搖臂組件(55)，其特徵在於，所述夾件(75)包括設在所述夾件(75)的與所述第一固定部(85)基本相對的軸向端部處的第二固定部(83)，所述第二固定部(83)與所述搖臂(57)的所述連接部(63)接合。
3.如權利要求1所述的搖臂組件(55)，其特徵在於，所述支點裝置包括一液壓間隙調整裝置(41)，並且所述支點部包括一可移動的塞件(39)，所述塞件(39)可移動以調整所述氣門控制系統內的間隙。
4.如權利要求3所述的搖臂組件(55)，其特徵在於，所述連接部(81)限定一開口(84)，所述開口(84)的尺寸被設定為套在所述塞件(39)上，但在隨後把所述搖臂組件(55)組裝到所述氣缸蓋(11)內的操作過程中保持與所述塞件(39)接合。
5.如權利要求1所述的搖臂組件(55)，其特徵在於，所述銷件(67)具有基本為圓柱形的總體構造，並且所述銷孔(71)為圓形且所述銷件(67)的端部(69)容納在所述銷孔(71)中，由此所述銷件(67)可在所述銷孔(71)內自由轉動。
6.如權利要求1所述的搖臂組件(55)，其特徵在於，所述夾件(75)包括由一初始平板狀部件形成的單一的一體成形部件，且所述夾件(75)形成為具有沿軸向隔開一定距離且基本相互平行的所述夾側壁(77，79)。
7.如權利要求1所述的搖臂組件(55)，其特徵在於，每個所述夾側壁(77，79)都包括一個所述第一固定部(85，87)，由此所述第一固定部均從所述夾側壁(77，79)朝向對方延伸，並且然後均終止於所述搖臂(57)的所述側壁(59，61)之間。
8.如權利要求7所述的搖臂組件(55)，其特徵在於，每個所述第一固定部(85，87)均與所述搖臂(57)的各自相鄰的所述側壁(59，61)接合，且包括一設在所述銷件(67)附近並操作用以限制所述銷件繞其軸線相對於所述搖臂的轉動的終端部(91)。
9.如權利要求1所述的搖臂組件(55)，其特徵在於，每個所述安裝軸(31)和所述銷件(67)的軸向長度都基本等於從所述搖臂(57)的所述側壁(59)的外表面到所述搖臂(57)的所述側壁(61)的外表面的軸向距離。
全文摘要
一種用於一具有一氣缸蓋和一菌形氣門的內燃機中的氣門控制系統的搖臂組件。該氣門控制系統包括一具有一球塞部的HLA。該組件包括一具有沿軸向隔開一定距離的側壁的搖臂，和一用於與該球塞接合的部分。搖壁組件還包括一繞一伸入由側壁限定的軸孔內的安裝軸設置的凸輪從動件，和一限定用於與一桿端部接合的氣門墊的銷件，該銷件伸入由該側壁限定的銷孔內。組件包括一具有設在搖壁的側壁外側上的隔開一定距離的夾側壁的夾件。一連接部相互連接該夾側壁以限制安裝軸和銷件的軸向移動。夾側壁包括固定部，該固定部與該搖臂的相鄰側壁接合且在兩側壁之間延伸並包括位於銷件附近以限制該銷件繞其軸線相對於所述搖臂的轉動的終端部。
文檔編號F01L1/18GK1590717SQ20041007085
公開日2005年3月9日 申請日期2004年7月23日 優先權日2003年7月23日
發明者S·費拉欽, M·切庫爾 申請人:伊頓公司