CN103174489A - 机械系统、包括该系统的喷射泵和用于制造该系统的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种机械系统(1)，包括具有沿着第一轴线(X1)延伸的两个镗孔(25，26)的支撑件(10)，装配在两个镗孔(25，26)中并且包括两个相对端(35，36)的销(30)，每个端适于装填在两个镗孔(25，26)中的一个内，和沿着第一轴线(X1)设置在两个镗孔(25，26)之间并且可绕第一轴线(X1)相对销(30)转动的辊子元件(40)。所述系统(1)的特征在于至少一个镗孔(25，26)包括至少一个径向凹槽(27，28)，所述径向凹槽相对第一轴线(X1)沿着径向方向(D1)从镗孔(25，26)延伸并且适于接收销(30)的装填端(35，36)的塑性变形的径向部分，所述销由钢制成并且在装填之前经过热处理或者由铜制成，径向部分通过沿着第一轴线(X1)向销(30)的装填端(35，36)施加相对力而塑性变形。本发明还涉及一种包括这种机械系统(1)的喷射泵和用于制造这种机械系统(1)的方法。

Description

机械系统、包括该系统的喷射泵和用于制造该系统的方法
技术领域
本发明涉及一种机械系统。本发明还涉及一种用于机动车的喷射泵，优选用于包括这种机械系统的货车用柴油发动机。本发明还涉及一种制造这种机械系统的方法。 
背景技术
今天，用于货车用柴油发动机的凸轮从动件包括用铜或者钢制成的挺杆、辊和销。所述挺杆由两个横向法兰构成，在它们之间限定出一个中间缝隙，并且每个包括圆柱形镗孔，可能为斜面的。所述辊设置在两个法兰和内孔之间的中间缝隙中。所述销装配在两个内孔内，从而所述辊可以相对销绕它的轴线转动。然后在两个相对端将销装填，换句话说是塑性变形，从而通过压配合在挺杆孔内产生机械连接。 
在重型机械应用中，例如在货车用柴油发动机中，在销和挺杆孔之间的机械接触面经受微量移动，从而在该接触面上产生磨损，使压配合减小并且最后使得销转动或者轴向移动。销的轴向移动导致挺杆孔严重磨损，这尤其应当被避免。销的转动产生更慢的磨损但是最后完成轴向销移动。 
制造凸轮从动件的装填方法能够通过EP-A-1484517了解。销设置在辊支承件的孔内。销相对的两端装填在各自的孔内。更准确地说，每个辊支承孔的倾斜部分收容销的装填固定部分。当销和孔之间的机械接触面经受微量移动时，倾斜部分不能防止销转动，最后导致销的轴向移动。 
制造摇杆的装填方法通过DE-A-4337594了解。然而，装填工具在准确的位置挖出销，这可能消弱它。 
还公知地，在装填组件步骤期间增加装填载荷，以便加强销和孔在它们接触面处的机械连接。然而，这个方法在机械系统内产生了附加应力或者粗糙度不够的问题，可能损坏销和挺杆之间的接触面。 
发明内容
本发明的目的是提供一种具有长寿命的经过改进的机械系统，特别是在重载应用中，例如在货车用柴油发动机中。 
为了这个目的，本发明涉及一种机械系统，包括具有沿着第一轴线延伸的两个镗孔的支撑件，装配在两个镗孔中并且包括两个相对端的销，每个端适于装填在两个镗孔中的一个内，和沿着第一轴线设置在两个镗孔之间并且可绕第一轴线相对销转动的辊子元件。该机械系统的特征在于至少一个镗孔包括至少一个径向凹槽，所述径向凹槽相对第一轴线沿着径向方向从镗孔延伸并且适于接收销的装填端的塑性变形的径向部分，所述销由钢制成并且在装填之前经过热处理或者由铜制成，径向部分通过沿着第一轴线向销的装填端施加相对力而塑性变形。 
由于本发明，在销和支撑件镗孔例如挺杆镗孔之间的机械连接，在装填步骤期间通过将销材料压入径向凹槽而被加强。销的不期望的转动和轴向移动均被防止，因而提高了机械系统的寿命。由于沿着销的中心轴线施加相对的装填力而不挖入它的材料中，销的机械强度不会变弱甚至被提高。 
根据本发明的另一个有益的但是不是限制的方面，这种机械系统可以结合下面的一个或多个特征： 
-每个镗孔包括至少一个径向凹槽。 
-径向凹槽朝着支撑件的最厚部分设置。 
-至少一个径向凹槽沿着第一轴线在它的镗孔的整个长度上延伸。 
-至少一个径向凹槽靠近外侧界定在镗孔内，其沿着镗孔的第一轴线与辊子元件相对。 
-至少一个径向凹槽在包括第一轴线的横向截面上具有三角形或者圆形的凹形形状。 
-两个镗孔中的至少一个包括多个径向凹槽。 
-径向凹槽绕镗孔的第一轴线规则地分布。 
-所述机械系统包括具有设置在销和辊子元件之间的支承件的滑动轴承或者滚动轴承。 
-所述机械系统构成凸轮从动件，其中支撑件是可沿着与第一轴线垂直的平移轴线移动的挺杆，并且其中辊子元件适于在凸轮的外表面上滚动。 
-所述机械系统构成摇臂，其中辊子元件固定在臂和挺杆上，可起到阀 杆的作用。 
本发明还涉及一种用于机动车的喷射泵，优选用于货车用柴油发动机，其装配有如前面所述的机械系统。 
本发明还涉及一种用于制造机械系统的方法，所述机械系统包括支撑件，销和辊子元件，所述方法包括下面步骤： 
a)支撑件由界定出中间间隙的两个法兰构成； 
b)沿着第一轴线延伸的两个镗孔在支撑件的两个法兰中钻出； 
d)辊子元件设置在支撑件的中间间隙中，位于两个法兰和两个镗孔之间； 
e)包括两个相对端的销装配在两个镗孔中，辊子元件相对于销绕第一轴线可转动； 
f)销的两个相对端同时装填在两个镗孔中。 
所述方法的特征在于，它还包括步骤c)，其中至少一个径向凹槽形成在至少一个镗孔中，所述径向凹槽沿着径向方向相对第一轴线从镗孔延伸，步骤c)在步骤a)之后和步骤e)之前执行，并且在步骤f)中，通过沿第一轴线向销的装填端施加相对力，销的装填端的径向部分塑性变形，所述销由钢制成并且在装填之前经过热处理或者由铜制成，且所述径向部分接收在被界定在所述的或者每个镗孔中的所述的或者每个径向凹槽内。 
优选地，步骤c)在步骤b)和步骤d)之间执行。 
该方法适于制造如上所述的机械系统。 
附图说明
本发明现在结合所附的附图阐述示意性实施例，其不对本发明的目的进行限制。在所附的附图中： 
图1是根据本发明的凸轮从动件型的机械系统在装填步骤之前的配置的透视图，所述机械系统包括挺杆、销和辊子； 
图2是沿图1的平面II的截面图； 
图3是沿图1的平面III的截面图； 
图4是沿图1的箭头IV的局部侧视图，其中销、辊子和部分挺杆未被示出； 
图5是沿图4的线V-V的截面图； 
图6和7是分别与图4和5类似的在装填步骤之后的配置的视图，其中销的两端装填在挺杆孔内； 
图8是图7中细节VIII的放大截面图； 
图9和10是分别与图4和5类似的根据本发明的第二实施例的凸轮从动件的局部图； 
图11是与图4类似的根据本发明的第三实施例的凸轮从动件的局部图； 
图12是与图4类似的根据本发明的第四实施例的凸轮从动件的局部图； 
图13至16是分别与图4至7类似的根据本发明的第五实施例的凸轮从动件的局部图。 
具体实施方式
在图1-8中显示的机械系统1属于凸轮从动件类型的，适合于装备用于汽车、优选用于货车用柴油发动机(未示出)的喷射泵。 
系统1包括挺杆10、销30和辊子40，它们一起形成滑动轴承。事实上，在重载应用中例如货车用柴油发动机中，缺少使用滚动轴承所需的空间，因而滑动轴承的使用显得是合理的。 
如图2和3所示，挺杆10包括插入圆柱形部12和支承部20之间的中心部11。圆柱形部12以纵向轴线Y1为中心并且在挺杆10内限定了腔室13。这个腔室13适于接收未示出的轴，使得挺杆10沿着轴线Y1移动。挺杆10形成销30和辊40的支撑件。特别地，支承部20适于接收销30和辊40。为了这个目的，支承部20包括两个横向法兰21和22，它们在轴线Y1的两侧以分叉的方式从中心部11与轴线Y1平行延伸。法兰21和22限定了在它们之间的中间间隙23，中间间隙23具有形成在中心部11上的凹底24。挺杆10还包括多个起润滑作用或者其它作用的孔和镗孔14、15、16和17，这并不是本发明的重点。由于孔13、14、15、16、17和23的设置，中心部11是挺杆10最厚和最结实的部分。 
在支承部20上，每个横向法兰21和22包括圆柱形镗孔，分别为25和26。镗孔25和26都具有相同的直径并且沿着同一轴线X1延伸穿过法兰21和22，轴线X1与轴线Y1垂直。部分如图5所示，法兰21具有背对间 隙23的外侧21a和面对间隙23的内平面侧21b。镗孔25具有绕轴线X1形成在外侧21a上的外倒角25a和形成在内侧21b上的内倒角25b。同样，法兰22具有背对间隙23的外侧22a和面对间隙23的内平面侧22b。镗孔26具有绕轴线X1形成在外侧22a上的外倒角26a和形成在内侧22b上的内倒角26b。倒角25a、25b、26a和26b有利于销30插入镗孔25和26。 
辊子元件40在销30之前放置在机械系统1中。更准确地说，辊子40沿轴线X1设置在两个法兰21和22和两个镗孔25和26之间的中间间隙23中。辊子40具有外圆柱形表面41和内圆柱形镗孔42，所述辊子在两个侧边43和44之间延伸。 
销30包括在两个销端面35和36之间延伸的圆柱形表面32。当销30插入挺杆10的镗孔25和26时，表面32随着辊40的镗孔42调节，从而辊40相对于销30可绕轴线X1转动。销和辊两者的轴线与轴线X1重合。然后辊40适于滚动，更准确地说，它的表面41能够在未示出的凸轮的外表面上滚动。 
径向相对于轴线X1，径向间隙rc1可存在于销30的表面32和每个镗孔25和26的内表面之间。间隙rc1是否存在和大小取决于销30以及镗孔25和26的制造公差。优选地，间隙rc1在装填步骤之前是尽可能小的，且通过所述装填步骤进一步减小。 
实际上，销端面35和36适于通过压配合分别装填在镗孔25和26中。销30由金属制造，例如钢或者铜。如果用钢制造，销30优选在装填步骤前经过热处理。更准确地说，销端面35和36可以在装填步骤之前经受电磁感应加热步骤。 
图7示出了在装填步骤期间沿着轴线X1分别从外侧21a和22a同时施加在销端面35和36上的相对力F。如图6到8所示，两个端面35和36的材料在这些通过按压或者其它合适的方式来施加的力F的作用下塑性变形。所述变形在图中被充分放大用于更好地示出装填步骤的结果。销30会变形但是不会被挖出。 
如图8所示，销端面36的区域Z36被径向地压在靠近外侧22a的镗孔26中，而同时倒角26a能够根据沿着轴线X1的销30的总长度接收装填端36的一部分。在图8中仅示出了变形的销端面36，然而装填端35同样变形。然而，虽然端36的区域Z36被径向压在镗孔36，在销表面32和镗孔 26之间的径向间隙rc2可能比区域Z36更远离侧边22a。而且，虽然倒角26a接收了端36的一部分，可是无法防止销30的转动。在这些条件下，在挺杆10和销30之间的机械接触面不足以防止重载应用中的微量移动和磨损。 
为了解决影响现有技术的系统的前述问题，根据本发明，每个镗孔25和26设有径向凹槽，分别为27和28，其从镗孔25或26沿着径向方向D1相对于轴线X1延伸。这些凹槽27-28可以通过任何适合的方式形成，包括利用钻孔或者通过塑性变形。在上面提及的装填步骤期间，销30的塑性变形的材料流入这些凹槽27-28，如图6和7所示。换句话说，每个径向凹槽27和28适于接收销30的装填端35和36的塑性变形的径向部分，分别为37或者38。 
在本发明的方式中，径向凹槽27或者28为仅在镗孔25或者26的圆周的一部分上的凹槽(groove)、狭槽(slot)或者通道(channel)，基本上沿着径向方向D1并且在某种程度上沿着平行于轴线X1的轴向方向延伸超过镗孔分别为25或者26的内表面。这种限定特别排除斜面或者倒角，斜面或者倒角形成在镗孔的整个周界上而不是径向凹槽。 
在图1到7的实施例中，每个凹槽27-28在横向截面上具有三角形，包括两个轴线X1和Y1。这个横向截面是相对凹槽27-28和镗孔25-26对称的截面。每个凹槽27-28被界定在镗孔25-26内的靠近镗孔的外侧处，所述凹槽沿着轴线X1与辊子40相对设置。换句话说，每个凹槽27-28连接它的镗孔25-26和法兰21-22的外侧21a-22a。 
优选地，凹槽27-28设置在法兰21-22和镗孔25-26内朝着挺杆10的最厚部分11，从而维护法兰21和22的机械阻力。还优选地，每个凹槽27-28具有相对轴线X1径向测量的最大径向深度，分别为rd27或者rd28，特别地适于容纳销30的材料的足够数量。 
因此，本发明成功地在挺杆10和销30之间提供了一种有效且有抵抗力的、相较于现有技术改进的机械连接。部件37-38的额外的材料流入凹槽27-28内增强了这种连接并且防止销绕轴线X1转动。同时，由于部件37-38与凹槽27-28的内部形状匹配，销沿着轴线X1的移动也被有效地防止。 
本发明的其它实施例在图9-16中示出。在这些实施例中，与第一实施例相同的元件具有相同的附图标记并且起到同样的作用。接下来仅阐述与 第一实施例的不同之处。 
本发明的第二个实施例在图9和10中示出。每个镗孔25和26设置有径向凹槽，分别为127和128，相比于第一实施例这些镗孔具有不同的形状。特别地，每个凹槽127和128在包括两个轴线X1和Y1的横向截面上具有圆凹形形状。换句话说，径向凹槽在不脱离本发明范围的情况下可以具有多个形状。 
本发明的第三个实施例在图11中示出。只有镗孔26以简化的方式被示出，而镗孔25具有同样的形状。镗孔26设有多个径向凹槽228，它可具有凹槽28、凹槽128的形状或者适于本应用的任何其它的形状。特别地，图11示出了四个径向凹槽228，它们规则地绕镗孔26的轴线X1分布。因此，在装填步骤期间，更多的销30的材料渗入多个凹槽228。 
本发明的第四个实施例在图12中示出。只有镗孔26以简化的方式被示出，但是应当明白镗孔25具有同样的形状。镗孔26设置有两个朝向挺杆10的最厚部分11的径向凹槽328。这个实施例提供了能够被凹槽328接收的销材料的数量和法兰21和22的机械抵抗力之间令人满意的折中。 
本发明的第五个实施例在图13到16中示出。每个镗孔25和26设有径向凹槽，分别为427和428，它们沿着轴线X1在镗孔25或者26的整个长度上延伸。足量的销材料能够被这些凹槽427和428接收，从而提供了围绕轴线X1的强阻力销30转动。可替换地，凹槽427和428能够朝着挺杆10的最厚部分11设置。 
在不脱离本发明范围的情况下，可执行其它未示出的实施例。例如，径向凹槽可以具有不同的形状，位置和/或尺寸。根据另一个实施例，根据机械系统1的预定应用，支撑件10和/或辊子元件40可以具有不同的结构。 
无论什么样的实施例，机械系统1的至少一个镗孔25和/或26包括至少一个径向凹槽27、28、127、128、228、328、427和/或428，它们沿着径向方向相对于轴线X1从镗孔延伸，并且适于接收销30的装填端35或36的径向部分。 
而且，根据本发明的机械系统1不限于特别是图1到3所示的凸轮从动件。作为替换的实施例，系统1可以组成摇杆，其中支撑件10不是挺杆并且辊子元件40被固定在臂和挺杆上，例如起到阀杆的作用。此外，系统1可包括滑动或者滚动轴承，具有设置在销30和辊40之间的支承件。 
另外，不同实施例的技术特征可以整体或部分地相互结合。例如，镗孔25可包括凹槽27，而镗孔26可包括凹槽428。因此，机械系统1和它的制造方法能够适用于应用的特殊需求。 
用于制造机械系统的方法，包括支撑件10，销30和辊子元件40，包括下面步骤： 
a)支撑件10由界定出中间间隙23的两个法兰21-22构成； 
b)沿着轴线X1延伸的两个镗孔25-26在支撑件10的两个法兰21-22上钻出； 
d)辊子元件40设置在支撑件10的中间间隙23中，位于两个法兰21-22和两个镗孔25-26之间； 
e)包括两个相对端35-36的销30装配在镗孔25-26中，辊子元件40相对于销30绕轴线X1可转动； 
f)销30的相对端35-36同时装填在镗孔25-26中。 
所述方法还包括步骤c)，其中至少一个径向凹槽27、28、127、128、228、328、427和/或428形成在至少一个镗孔25-26中。每个径向凹槽沿着特定径向方向相对轴线X1从镗孔25或者26延伸。在步骤a)之后和步骤e)之前执行步骤c)，特别在步骤b)和步骤d)之间。在装填步骤f)中，通过沿第一轴线X1向销30的装填端35-36施加相对力F，销30的装填端35-36的径向部分37、38、437或者438塑性变形，所述销由钢制成并且在装填之前经受热处理或者由铜制成，而径向部分37、38、437或者438接收在被界定在所述的或者每个镗孔25或26中的所述的或者每个径向凹槽内。该方法可根据上面所述的实施例中的任意一个专门执行以制造机械系统1。 

Claims (14)

1.机械系统(1)，包括：
-支撑件(10)，包括沿着第一轴线(X1)延伸的两个镗孔(25，26)，
-销(30)，其装配在两个镗孔(25，26)中并且包括两个相对端(35，36)，每一个适于装填在两个镗孔(25，26)中的一个内，和
-辊子元件(40)，其沿着第一轴线(X1)设置在两个镗孔(25，26)之间并且可绕第一轴线(X1)相对于销(30)转动，
其特征在于，至少一个镗孔(25，26)包括至少一个径向凹槽(27，28；127，128；228；328；427，428)，所述径向凹槽相对第一轴线(X1)沿着径向方向(D1)从镗孔(25，26)延伸并且适于接收销(30)的装填端(35，36)的塑性变形的径向部分(37，38；437，438)，所述销由钢制成并且在装填之前经过热处理或者由铜制成，径向部分(37，38；437，438)通过沿着第一轴线(X1)向销(30)的装填端(35，36)施加相对力(F)而塑性变形。
2.根据权利要求1所述的机械系统(1)，其特征在于：每个镗孔(25，26)包括至少一个径向凹槽(27，28；127，128；228；328；427，428)。
3.根据权利要求1所述的机械系统(1)，其特征在于：径向凹槽(27，28；127，128)或者凹槽(328)朝着支撑件(10)的最厚部分(11)设置。
4.根据权利要求1所述的机械系统(1)，其特征在于：至少一个径向凹槽(427，428)沿着第一轴线(X1)在镗孔(25，26)的整个长度上延伸。
5.根据权利要求1所述的机械系统(1)，其特征在于：至少一个径向凹槽(27，28；127，128；228；328)靠近外侧(21a，22a)界定在镗孔(25，26)内，其沿着镗孔的第一轴线与所述辊子元件(40)相对。
6.根据权利要求1所述的机械系统(1)，其特征在于：至少一个径向凹槽(27，28；127，128；228；328)在包括第一轴线(X1)的横向截面上具有三角形或者圆形的凹形形状。
7.根据权利要求1所述的机械系统(1)，其特征在于：两个镗孔(25，26)中的至少一个包括多个径向凹槽(228；328)。
8.根据权利要求7所述的机械系统(1)，其特征在于：径向凹槽(228；328)围绕镗孔(25，26)的第一轴线(X1)规则分布。
9.根据权利要求1所述的机械系统(1)，其特征在于：还包括具有设置在销(30)和辊子元件(40)之间的支承件的滑动或者滚动轴承。
10.根据权利要求1所述的机械系统(1)，其特征在于：它构成凸轮从动件，其中支撑件(10)是沿着与第一轴线(X1)垂直的平移轴(Y1)移动的挺杆，并且其中辊子元件(40)适于在凸轮的外表面滚动。
11.根据权利要求1所述的机械系统(1)，其特征在于：它构成摇臂，其中辊子元件(40)固定在臂和挺杆上。
12.用于汽车的喷射泵，其特征在于它包括根据权利要求1到11中任一所述的机械系统(1)。
13.用于制造机械系统(1)的方法，所述机械系统包括支撑件(10)，销(30)和辊子元件(40)，所述方法包括下面步骤：
a)支撑件(10)由界定出中间间隙(23)的两个法兰(21，22)构成；
b)沿着第一轴线(X1)延伸的两个镗孔(25，26)在支撑件(10)的两个法兰(21，22)上钻出；
d)辊子元件(40)设置在支撑件(10)的中间间隙(23)中，位于两个法兰(21，22)和两个镗孔(25，26)之间；
e)包括两个相对端(35，36)的销(30)装配在两个镗孔(25，26)中，辊子元件(40)相对于销(30)围绕第一轴线(X1)转动；
f)销(30)的两个相对端(35，36)同样装填在两个镗孔(25，26)中；
所述方法的特征在于，它还包括步骤c)，其中至少一个径向凹槽(27、28；127、128；228；328；427，428)形成在至少一个镗孔(25，26)中，所述径向凹槽沿着径向方向(D1)相对于第一轴线(X1)从镗孔(25，26)延伸，步骤c)在步骤a)之后和步骤e)之前执行，
在步骤f)中，通过沿第一轴线(X1)向销(30)的装填端(35，36)施加相对力(F)，销(30)的装填端(35，36)的径向部分(37，38；437，438)塑性变形，所述销由钢制成并且在装填之前经过热处理或者由铜制成，且所述径向部分接收在被界定在所述的或者每个镗孔(25，26)中的所述的或者每个径向凹槽(27、28；127、128；228；328；427，428)内。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于：步骤c)在步骤b)和步骤d)之间执行。
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