CN100392211C - 用于内燃机的气门控制系统中的摇臂组件 - Google Patents

用于内燃机的气门控制系统中的摇臂组件 Download PDF

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Abstract

一种用于一具有一气缸盖和一菌形气门的内燃机中的气门控制系统的摇臂组件。该气门控制系统包括一具有一球塞部的HLA。该组件包括一具有沿轴向隔开一定距离的侧壁的摇臂，和一用于与该球塞接合的部分。摇壁组件还包括一绕一伸入由侧壁限定的轴孔内的安装轴设置的凸轮从动件，和一限定用于与一杆端部接合的气门垫的销件，该销件伸入由该侧壁限定的销孔内。组件包括一具有设在摇壁的侧壁外侧上的隔开一定距离的夹侧壁的夹件。一连接部相互连接该夹侧壁以限制安装轴和销件的轴向移动。夹侧壁包括固定部，该固定部与该摇臂的相邻侧壁接合且在两侧壁之间延伸并包括位于销件附近以限制该销件绕其轴线相对于所述摇臂的转动的终端部。

Description

用于内燃机的气门控制系统中的摇臂组件
技术领域
本发明涉及用于内燃机的气门控制系统，更具体地说，涉及一种用在气门控制系统中的改进的摇臂组件。
背景技术
用于发动机菌形气门(poppet valve)的气门控制系统在现有技术中是广泛公知的。尽管没有这样限定，但本发明特别适于用在顶置凸轮(OHC)式气门控制系统中，将结合OHC式气门控制系统对本发明进行描述。在一种典型的OHC式气门控制系统中，除了要控制的发动机菌形气门之外，还设有一摇臂组件以及该摇臂组件绕其枢转的某种“支点”机构。另外，一OHC气门控制系统包括一限定一凸轮轮廓的凸轮轴，该摇臂组件包括一凸轮从动件，例如一可转动地设置且支承在一相对于该摇臂组件固定的轴上的滚轮从动件。
通常，本发明所涉及类型的这种摇臂组件包括一体形成且用以与发动机菌形气门的上杆端部接合的一气门杆端垫部。近期的趋势是不再使用这种一体式气门杆端垫部，而使用能与杆端接合且两者间不是滑动接合的可转动(可枢转)垫部。例如，美国专利No.5,655,490说明了用作杆端垫部的大量不同构造类型和安装布置。在该引用专利示出的各种垫部构造中有些“凹口圆木”类型的垫部，即其总体构造基本为圆柱形，但带有朝向中心且用以限定一个或多个平面的凹口，一个平面尤其适于与杆端部的端面接合。因此，尽管本发明并不限于这种特定杆端垫部构造或者任何其它特定构造，但除了如所附权利要求书提到的以外，该“凹口圆木”构造代表一个优选实施例，将结合该构造对本发明进行描述。
尽管用于内燃机菌形气门的许多气门控制系统都是传统固定类型的(即，不能改变气门升程或不能“释开(deactivating)”该发动机菌形气门)且本发明可有利地用在这种“固定”式气门控制系统中，但本发明尤其适合用于释开(deactivating)式气门控制系统中，将结合此对本发明进行描述。尽管用以实现气门释开/气门分离(valve deactivation)的各种结构对本发明而言不是必要的，甚至与本发明不特别相关且因此在此仅对它们进行简要描述，但典型气门释开系统的一个方面与本发明相关。然而，在一典型“固定”式气门控制系统中，摇臂可枢转的角度仅为大约10到20度，在一典型气门释开系统中，摇臂组件通常枢转一多达25度的角度。
由于需要经由该摇臂的较大范围枢转运动(在气门释开的情况中)来维持气门杆端部的端面与摇臂垫部之间的非滑动接合，因此使得一适当气门杆端垫部的提供以及该垫部在该摇臂组件内的安装和固定变得略微复杂。
如本领域技术人员公知的，提供一必须固定在摇臂组件内的可转动(或可枢转)垫部，以及安装在一轴上且同样必须相对于该摇臂组件固定的凸轮从动件的存在将显著增大包括在该整个摇臂组件内的部件数量。该垫部与凸轮从动件的必要固定也显著增大了该摇臂组件的总制造费用，尤其是组装该摇臂的时间和费用。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一克服上述现有技术缺点的改进的摇臂组件。
本发明的另一个目的是提供一种具有改进的气门杆端垫部和用于该气门杆端垫部的固定装置的改进的摇臂组件。
本发明的又一目的是提供一在实现上述目的的同时将摇臂组件内的部件数量减至最少并减少组装时间及其成本的改进的摇臂组件。
本发明的以上和其它目的通过提供一种用在一内燃机的气门控制系统中的摇臂组件来实现，该内燃机具有一气缸盖和一可响应于一限定凸轮轮廓的凸轮轴的转动而相对于该气缸盖在开启位置和闭合位置之间移动的菌形气门。该气门控制系统还包括一相对于该气缸盖基本固定且具有一支点部的支点装置。该播臂组件包括一具有一对沿轴向隔开一定距离的侧壁的摇臂，该对侧壁通过一限定一用于与该支点部接合的支点面的部分而相互连接，由此当该菌形气门在开启位置和闭合位置之间移动时，该摇臂组件绕支点部枢转。该播臂组件还包括一设在该侧壁之间用于与该凸轮轮廓接合且绕一伸入由该侧壁限定的轴孔内的安装轴设置的凸轮从动件。该摇臂组件还包括一限定一用于与菌形气门的杆端部接合的气门垫的销件，该销件伸入由该摇臂的侧壁限定的销孔内。最后，该摇臂组件还包括一夹件。
该经改进的摇臂组件的特征在于该夹件包括一对设在摇臂的侧壁附近且位于该侧壁的外侧上的沿轴向隔开一定距离的夹侧壁，和一相互连接该夹侧壁的连接部。该夹侧壁被设置成限制该安装轴及销件沿任一方向轴向移动。一个夹侧壁包括一与该摇臂的相邻侧壁接合且在该摇臂的侧壁之间延伸并包括一终端部的第一固定部，该终端部设在销件附近且可操作用以限制该销件绕其轴线相对于摇臂的转动。
附图说明
图1是一依照“现有技术”制造且可应用本发明的气门控制系统的局部横截面图；
图2是本发明摇臂组件以略大于图1比例示出的顶透视图；
图3是图2所示摇臂组件自底部看且以与图2基本相同比例示出的透视图；
图4是贯穿本发明播臂组件剖开的横截面图，示出凸轮从动件的安装；
图5是类似于图4且以相同比例示出但贯穿气门杆端垫部剖开的横截面图；
图6是沿图5中线6-6剖开且以基本相同比例示出的局部轴向截面图；以及
图7是本发明夹件在成形为其最终形状之前的平面图。
具体实施方式
现在参照附图，这些附图并不意味着对本发明进行限定。图1示出一采用本发明摇臂组件的顶置凸轮(OHC)式内燃机的气缸盖的一部分。在图1中，一传统(“现有”)气门控制系统通常标识为13且用于控制一发动机菌形气门15的运动(“升程”)。发动机菌形气门15包括一端部17(在此也称为“杆端部”)。如本领域技术人员公知的，通常利用一弹簧座圈(在此未表示)包围端部17，该弹簧座圈用作一气门复位弹簧(在此为简化也未表示)的上端的(弹簧)座。
气门控制系统13与一通常标识为19的凸轮轴协同操作，以克服该气门复位弹簧的偏压(闭合)力而周期性地开启发动机菌形气门15。如本领域技术人员公知的，凸轮轴19包括一底圆部21和一气门提升部23。
如图1中“现有技术”方案所表示的，传统气门控制系统13包括一通常标识为25的摇臂组件，该播臂组件25包括一相当传统且通常冲压而成的摇臂27。在该现有技术及本发明的该实施例中，仅作为示例，摇臂27包括一向下开口的基本U形件。摇臂组件25支承着绕一(安装)轴31可转动安装的一凸轮从动件(滚轮)29，以使该凸轮从动件(滚轮)29在该摇臂组件25内相对转动。
摇臂组件25的右端(如图1中所示)包括一标识为33的三角形杆端垫部(以下简称为垫部)，该垫部33在现在技术中是已知的且与菌形气门15的杆端部17的端面接合。在摇臂组件25的轴向相对端处，播臂27限定一部分球形(或“圆盖形”)部35，该圆盖形部35的底面包括一设置用以与一通常标识为41的液压间隙调整器(HLA)的球塞部39接合的支点面37。如OHC式配气传动机构领域的技术人员所公知的，通常设置一播臂组件绕其枢转的“支点部”。在该实施例中，仅作为示例，HLA41包括该“支点部”，但应理解，在本发明范围内还包括各种其它用以提供所需支点部(或枢转点)的构造。
在该实施例中，同样仅作为示例，HLA41是一种释开(deactivating)式间隙调整器，如目前“气门释开”领域的技术人员所公知的，在该释开式间隙调整器内，一内部本体件43可相对于一外部本体件45处于锁止状态或者未锁止状态。同样如本领域技术人员公知的，内部本体件43的来锁止状态通常发生在一由外部本体件45限定的环形槽47内存在增压流体时。环形槽47内的增压控制流体与一通常标识为49且设置在气缸盖11内的一远端位置处的控制压力源连通。然后，该控制压力从压力源49经一流体通道51与环形槽47连通，以实现该未锁止状态。但应理解，对本发明来说，释开式HLA41的细节以及甚至该释开式HLA的存在都不是必要特征。
现在主要参照图2和3，描述通常标识为55的本发明播臂组件。应理解，在实施本发明时采用摇臂组件55来代替图1所示气门控制系统中的现有播臂组件25。在以下说明中，与图1的现有摇臂组件25相同或者基本相同的某些部件将具有相同的参照数字。摇臂组件55包括一通常出于经济原因而优选具有一整体单件的冲压件的摇臂57。该摇臂57包括一对通过一连接部63(在图3中可最清楚地看到)相互连接的侧壁59和61，该连接部63包括在其底面上继而限定支点面37(参见图2)的圆盖形部35。如前所述，支点面37与HLA41的球塞部39接合。
如在图4中可最清楚看到的，侧壁59和61限定用以容纳并支承轴31的相对端部的圆形轴孔65，凸轮从动件29可转动地安装在该轴31上。在本发明的该实施例中，轴31的轴向长度基本等于从侧壁59的外表面到侧壁61的外表面的轴向距离，其理由随后将变得明显。在许多现有摇臂组件中，从动件轴的轴向长度较长，通常长到该从动件轴的每端上足以容纳一固定件(例如一“C”形夹)。反过来，这种布置要求把该从动件轴机加工成该轴的每端处都具有一适当的凹槽，从而额外增加该摇臂组件的费用。本发明基本消除了上述额外的机加工和组装过程。
现在主要参照图2和5，接着描述一依照本发明的用以代替图1现有装置中的垫部33的气门杆端垫部。如在图5和6中最清楚示出的，本发明摇臂组件55包括一具有一对相对设置的圆柱形端部69的销件67，每个圆柱形端部69都可转动地设在一由侧壁59和61限定的圆形销孔71中。如在背景技术中所提到的，销件67具有基本为“凹口圆木”的构造，因而限定一对平行的平垫面73(每个平垫面73可包括一用于与气门杆端部17接合的“垫部”)。因此，销件67是“可反转的”，即其可安装在图2，3，4和6所示位置，或者其可转动180度，本领域技术人员将能理解，销件67在那些沿径向相对的位置中的任何一个上都将同样地工作。此外，尽管结合一销件67具有一对平行垫面73的实施例对本发明进行了描述，但应理解，本发明并不限定于此。如果可取且仅作为示例，销件67可仅包括一单一垫面73，或者包括类似于图1所示垫部33布置的三个垫面73，或者根据需要包括任何其它数量的垫部73。
如就轴31而言所描述的，优选但并不是必须的，销件67的轴向长度基本等于从侧壁59的外表面到侧壁61的外表面的距离，如在图4和5中最清楚看到的，其理由也将在随后描述。同样，在某些已知现有装置中，该销件(或垫部)伸出该摇臂侧壁的壁表面足够远到可在其每个轴向端部上采用某种固定件(例如一“C”形夹)。同样，本发明基本消除了这种额外部件的需要以及组装上述类型部件。
依照本发明的一重要方面，播臂组件55包括一夹件75，如在图7中最清楚看到的，该夹件75优选包括一随后将形成为图2-6所示形状的冲压件。夹件75包括一对在该实施例中分别紧邻摇臂侧壁59和61的外表面设置的夹侧壁77和79。本领域技术人员应理解，在图4和5中主要出于易于图示的原因，示出的夹侧壁77和79被设置为与侧壁59和61的外表面接合。但在本发明范围内，夹侧壁77和79也可设置成分别与侧壁59和61的外表面略微分开。
夹侧壁77和79通过一连接部81相互连接，仅充分示出在图2和7中，该连接部81包括一弯曲成基本U形构造(同样参见图3)且与摇臂57的连接部63紧密接合的固定翼片83。自以下对夹件75的描述中应理解，固定翼片83是负责把夹件75相对于摇臂57固定就位的结构的一部分。随后将叙述起固定功能的该结构的其它部分。连接部81限定一槽口(开口)84，槽口84的尺寸被设定成连接部81在球塞部39上滑动时使槽口84的侧部略微变形直至该槽口的侧部与球塞部39上的一沉割槽接合。此后，球塞部39和播臂组件55就相对于彼此保持在上述“组装”位置上，为随后将该气门控制系统组装到气缸盖11内作好准备。
现在主要参照图3和5，在与固定翼片83相对的轴向端部处，夹侧壁77和79分别包括固定和定向部85和87。尽管对本发明而言不是必须的，该固定和定向部85和87基本相同。在播臂组件55的某些应用中，仅提供一个固定和定向部(85或87)就足够了，但在该实施例中提供了两个固定和定向部，尽管以下仅描述固定和定向部85，但应理解该描述同样适用于固定和定向部87。
如在图3，5和6中最清楚看到的，固定和定向部85容纳在一形成于摇臂侧壁59的上表面内的浅凹口89(参见图3和6)中。固定和定向部85在凹口89内的这种接合完成夹件75相对于摇臂57固定的功能。固定和定向部85向“内”(即朝向图5中的相对侧壁61)延伸且包括一朝向垫面73延伸的终端部91，该垫面73是朝向销件67的“顶部”设置的那个垫面73，即不是将与气门杆端部17接合的那个垫面73。
依照本发明的一个重要方面，夹侧壁77和79优选分别设在摇臂侧壁59和61附近且位于它们的外表面上，如图4和5所示。夹侧壁77和79的位置自然地就能用于限制从动件轴31及销件67的任何轴向运动，而无需任何其它形式的固定装置，同样重要的是，无需任何特定组装工序，例如把“C”形夹安装到该从动件轴或销件上。由此，该简单冲压夹件75取代了先前在现有装置中固定从动件轴31和垫部所要求的那种结构和组装时间。应理解，尽管在此示出的夹侧壁77和79是“完整”壁(参见图7)，但对本发明而言这不是必须的。如果需要，夹侧壁77和79可包括位于图中该侧壁77和79区域的某些或者甚至绝大部分上的开口部。对本发明而言所有必须的是侧壁77和79包括一足以使连接部81与固定部85和87连接的“壁”以及一足以限制(并固定)轴31和销件67的“壁”。
依照本发明的另一重要方面，如在图6中最清楚看到的，终端部91延伸至一与“顶”垫面73(即，同将与气门杆端部17接合的那个垫面73相对的垫面73)邻接的位置。终端部91包括一对相对于水平面且相对于相邻垫面73以角度“A”设置的定向面93。优选的，角度“A”基本等于(或者可能略大于)摇臂组件55在其正常操作过程中的最大枢转运动角。如本领域技术人员公知的，当摇臂组件55在未闭止(释开)状态下操作时通常经历较大的运动角，因此，所选择的角度“A”应对应于该播臂组件被释开时的枢转运动角。
在组装摇臂组件55并绕摇臂57安装夹件75时，设置在垫面73附近的定向面93将销件67相对于摇臂组件55的转动限制成转过角度“A”。结果，在摇臂组件55安装到气缸盖11上时，销件67总是在“适当定向”的角度“A”内。通过“适当定向”，其意味着销件67朝向这样一个角度定向，即，当垫面73与气门杆端部17接合时接合面基本平行，而这种接合使销件67略微转动直至垫面73与端部17的端面平行、面对面地接合。因此，在把摇臂组件55组装到气缸盖上时，没有必要进行定向销件67以实现垫面73与端部17的端面适当接合的任何单独步骤，作为本发明的结果，这种接合正好自然地发生。
在前述说明中已经对本发明进行了较详细的描述，且相信在阅读并理解该说明之后，本发明的各种改动和变型将变得明显。所有这些改动和变型都试图包括在本发明内，它们都在所附权利要求书的范围内。

Claims (9)

1.一种用在一内燃机的气门控制系统中的摇臂组件(55)，所述内燃机具有一气缸盖(11)和一可响应于一限定一凸轮轮廓(23)的凸轮轴(19)的转动而相对于所述气缸盖在开启位置和闭合位置之间移动的菌形气门(15)；所述气门控制系统还包括一相对于所述气缸盖(11)基本固定且具有一支点部(39)的支点装置(41)；所述摇臂组件(55)包括一具有一对沿轴向隔开一定距离的侧壁(59，61)的摇臂(57)，所述的一对侧壁(59，61)通过一限定一用于与所述支点部(39)接合的支点面(37)的部分(63)而相互连接，由此当所述菌形气门(15)在所述开启位置和闭合位置之间移动时，所述摇臂组件(55)绕所述支点部枢转；所述摇臂组件(55)还包括：一设在所述侧壁(59，61)之间用于与所述凸轮轮廓(23)接合且绕一伸入由所述侧壁(59，61)限定的轴孔(65)内的安装轴(31)设置的凸轮从动件(29)，和一限定一用于与所述菌形气门(15)的一杆端部(17)接合的气门垫的销件，所述销件伸入由所述侧壁(59，61)限定的销孔(71)内；所述摇臂组件(55)包括一夹件；所述摇臂组件的特征在于：
(a)所述夹件(75)包括一对设在所述摇臂(57)的所述侧壁(59，61)附近且位于所述侧壁(59，61)外侧上的沿轴向隔开一定距离的夹侧壁(77，79)，和一相互连接所述夹侧壁(77，79)的连接部(81)；
(b)所述夹侧壁(77，79)被设置成限制所述安装轴(31)及所述销件(67)沿任一轴向方向轴向移动；以及
(c)一个所述夹侧壁(77)包括一与所述摇臂(57)的相邻侧壁(59)接合且在所述摇臂(57)的所述侧壁(59，61)之间延伸并包括一终端部(91)的第一固定部(85)，所述终端部(91)设在所述销件(67)附近且可操作用以限制所述销件(67)绕其轴线相对于所述摇臂(57)的转动。
2.如权利要求1所述的摇臂组件(55)，其特征在于，所述夹件(75)包括设在所述夹件(75)的与所述第一固定部(85)基本相对的轴向端部处的第二固定部(83)，所述第二固定部(83)与所述摇臂(57)的所述连接部(63)接合。
3.如权利要求1所述的摇臂组件(55)，其特征在于，所述支点装置包括一液压间隙调整装置(41)，并且所述支点部包括一可移动的塞件(39)，所述塞件(39)可移动以调整所述气门控制系统内的间隙。
4.如权利要求3所述的摇臂组件(55)，其特征在于，所述连接部(81)限定一开口(84)，所述开口(84)的尺寸被设定为套在所述塞件(39)上，但在随后把所述摇臂组件(55)组装到所述气缸盖(11)内的操作过程中保持与所述塞件(39)接合。
5.如权利要求1所述的摇臂组件(55)，其特征在于，所述销件(67)具有基本为圆柱形的总体构造，并且所述销孔(71)为圆形且所述销件(67)的端部(69)容纳在所述销孔(71)中，由此所述销件(67)可在所述销孔(71)内自由转动。
6.如权利要求1所述的摇臂组件(55)，其特征在于，所述夹件(75)包括由一初始平板状部件形成的单一的一体成形部件，且所述夹件(75)形成为具有沿轴向隔开一定距离且基本相互平行的所述夹侧壁(77，79)。
7.如权利要求1所述的摇臂组件(55)，其特征在于，每个所述夹侧壁(77，79)都包括一个所述第一固定部(85，87)，由此所述第一固定部均从所述夹侧壁(77，79)朝向对方延伸，并且然后均终止于所述摇臂(57)的所述侧壁(59，61)之间。
8.如权利要求7所述的摇臂组件(55)，其特征在于，每个所述第一固定部(85，87)均与所述摇臂(57)的各自相邻的所述侧壁(59，61)接合，且包括一设在所述销件(67)附近并操作用以限制所述销件绕其轴线相对于所述摇臂的转动的终端部(91)。
9.如权利要求1所述的摇臂组件(55)，其特征在于，每个所述安装轴(31)和所述销件(67)的轴向长度都基本等于从所述摇臂(57)的所述一对侧壁(59，61)中的一个(59)的外表面到所述摇臂(57)的所述一对侧壁(59，61)中的另一个(61)的外表面的轴向距离。
CNB2004100708577A 2003-07-23 2004-07-23 用于内燃机的气门控制系统中的摇臂组件 Expired - Lifetime CN100392211C (zh)

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