CN103221645A - 转换摇臂 - Google Patents

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Abstract

公开一种用于接合凸轮的摇臂。外臂和内臂配置成将动作传递给内燃机的气门。锁定机构包括锁闩、套筒和定向件。套筒接合锁闩和内臂中的孔，并且还提供用于定向件的开口，该定向件用于为锁闩提供相对于套筒和内臂的正确定向。套筒、锁闩和内臂具有用于确定锁闩最佳定向的基准标记。

Description

转换摇臂
优先权
本申请要求于2010年3月19日提交的美国临时专利申请号No.61/315,464的优先权。该申请的全部内容被纳入本文。
技术领域
本申请涉及用于内燃机的转换摇臂。
背景技术
转换摇臂可用于通过在两个或更多状态之间交替转换来控制气门动作，所述两个或更多状态通常涉及多个臂如内臂和外臂。某些情形下，所述多个臂接合不同的凸轮桃尖如低升程桃尖、高升程凸轮桃尖和空程凸轮桃尖。需要使用机构来通过适于内燃机运转的方式转换摇臂模式。
发明内容
本发明公开一种用于接合凸轮的摇臂。外臂和内臂被配置成传递运动至内燃机气门。锁定机构包括锁闩、套筒和定向件。该套筒接合锁闩和内臂中的孔，还设有用于定向件的开口，该定向件用于为锁闩提供相对于套筒和内臂的正确定向。套筒、锁闩和内臂具有用于确定锁闩最佳定向的基准标记。
附图说明
人们将会理解，附图所示的零部件范围将仅表示该范围的一个例子。本领域普通技术人员将会理解，单个零部件可设计成多个零部件，或多个零部件可设计成单个零部件。作为内部特征被示出的零部件能以外部特征形式来实施，反之亦然。
此外，在附图和以下的描述中，相同的零部件在所有的附图和描述中以相同的附图标记来表示。附图并未按比例绘制，某些部分的比例被放大以便显示。
图1示出在运行过程中可配置成具有三桃尖凸轮102的示例性转换摇臂100的透视图。
图2示出一个示例性转换摇臂100的透视图。
图3示出一个示例性转换摇臂100的另一透视图。
图4示出一个示例性转换摇臂100的分解视图。
图5示出一个示例性转换摇臂100的俯视图。
图6示出沿图5中的线6-6取得的截面图。
图7示出沿图5中的线7-7取得的锁定机构201处于其闭锁状态下的剖视图。
图8示出锁定机构201处于其解锁状态的剖视图。
图9A至图9F示出用于定向销221的多个保持机构。
图10示出一个示例性的锁闩200。
图11示出另一个锁定机构201。
图12至图14示出组装转换摇臂的示例性方法。
图15示出销1000的另一个实施例。
具体实施方式
某些术语将用在以下描述中以便描述附图而不构成限制。本文所用的术语“向上”、“向下”和其它方向性术语将会被理解为具有其通常含义并且涉及在通常观看附图时的那些方向。
图1示出示例性转换摇臂100的透视图，其中，该转换摇臂配置成在运行过程中具有三桃尖凸轮102、间隙调节器110、气门112、弹簧114和弹簧限位器116。凸轮102具有第一和第二高升程凸轮桃尖104、106和低升程凸轮桃尖108。转换摇臂具有外臂120和内臂122。在运行过程中，高升程凸轮桃尖104、106接触外臂120，而低升程凸轮桃尖接触内臂122。凸轮桃尖造成外臂120和内臂122的周期性向下运动。向下运动通过内臂122传递给气门112，从而打开气门。摇臂100可在高升程模式和低升程模式之间转换。在高升程模式下，外臂120被锁定到内臂122。在发动机运转过程中，高升程凸轮桃尖周期性向下推动外臂120。因为外臂120被锁定到内臂122，所以，高升程动作从外臂120传递到内臂122，进一步传递到气门112。当摇臂100处于其非转换模式下时，外臂120未被锁定到内臂122，因此，外臂120表现出的高升程运动未被传递到内臂122。相反，低升程凸轮桃尖接触内臂122并产生低升程动作，低升程动作被传递到气门112。当从内臂122解锁时，外臂120绕轴118枢转，但不会把动作传递到气门112。
图2示出一个示例性转换摇臂100的透视图。仅举例示出转换摇臂100，并且人们将会理解，作为本发明主题的转换摇臂100的构造不限于本文附图所示的转换摇臂100的构造。
如图2所示，转换摇臂100包括具有第一外侧臂124和第二外侧臂126的外臂120。内臂122布置在第一外侧臂124和第二外侧臂126之间。内臂122和外臂120均安装到靠近摇臂100的第一端101设置的枢转轴118，该枢转轴将内臂122装到外臂120上，同时还容许内臂122相对于外臂120绕枢转轴118自由枢转一个旋转角度。除所示出的实施例具有安装到外臂120和内臂122的单独的枢转轴118外，枢转轴188还可以是外臂120或内臂122的一部分。
如图2所示的摇臂100具有滚轮128，该滚轮配置成能接合三桃尖凸轮的中心低升程凸轮桃尖。外臂120的第一和第二滑块垫130、132被配置成接合图1所示的第一和第二高升程凸轮桃尖104、106。在通过高升程凸轮桃尖104、106移位后，第一和第二扭簧134、136用于向上偏压外臂120。第一和第二超程限制器140、142防止扭簧134、136过卷绕并超出扭簧134、136的应力能力。当外臂120在低升程模式到达其最大转动位置时，超程限制器140、142接触第一和第二油道144、146。在这个位置，超程限制器140、142和油道144、146之间的抵接阻止外臂120的任何进一步向下转动。
图3示出摇臂100的另一透视图。第一夹紧凸起150从第一滑块垫130下面伸出。第二夹紧凸起(未示出)类似地位于第二滑块垫132下面。在制造过程中，夹紧凸起150在滑块垫130、132的打磨过程中由夹具接合。这些表面的打磨需要滑块垫130、132保持相互平行且外臂120不变形。在夹紧凸起150处夹紧防止外臂120在其它夹紧装置下可能发生变形。例如，在优选与外臂120一体制成的夹紧凸起150处夹紧有助于消除由于朝向彼此挤压外侧臂124、126的夹紧而可能产生的任何机械应力。在另一个例子中，夹紧凸起150的位置直接在滑块垫130、132下面，导致由与打磨机的接触力引起的在外臂120上的最小扭矩基本为零。在某些应用中，需要施加压力到外臂120中的其它部分，以使变形最小化。
图4示出图2和图3中的转换摇臂100的分解视图。如图4所示，在组装好后，滚轮128是针辊型组件129的一部分，其包括安装在滚轮128和滚轴182之间的多个针180。滚轴182通过滚轴孔183、184安装到内臂122。滚轮组件129用于将低升程凸轮108的旋转运动传递到内摇臂120，而内摇臂在处于解锁状态时又将运动传递到气门112。枢转轴118通过轴环123安装到内臂122并通过位于摇臂100的第一端处的枢转轴孔160、162安装到外臂120。在解锁状态下绕枢转轴118发生外臂120相对内臂122的空动转动。在上下文中，空动运动是指在解锁状态下外臂120相对于内臂122的运动。在解锁状态，这种运动不会将凸轮102的第一和第二高升程凸轮桃尖104、106的旋转运动传递到气门112。
除了滚轮组件129和垫130、132之外的其它构造还允许将运动从凸轮102传递到摇臂100。例如光滑的非转动表面(未示出)如垫130、132可以布置在内臂122上来接合低升程凸轮桃尖108，和滚轮组件可安装到摇臂100上以将运动从高升程凸轮桃尖104、106传递到摇臂100的外臂120。
用于将内臂122锁定到外臂120的机构201(其在所示实施例中靠近摇臂100的第二端103)如图4所示包括锁闩200、轴环210、定向销220和锁闩弹簧230。机构201构造成能安装在内臂122的孔240内。如下所述，在组装好的摇臂100中，在高升程模式下锁闩200伸出，将内臂122固定到外臂120。在低升程模式下，锁闩200缩回到内臂122内。允许外臂120空动运动。通过第一和第二油道144、146提供的油压控制锁闩200是否锁紧，该油压例如可通过电磁阀来控制。栓塞170被插入油道孔172内形成耐压密封以闭合第一和第二油道144、146并使所述油道能将油传递至锁定机构201。
图5示出摇臂100的俯视图。如图5所示，超程限制器140从外臂120向内臂122延伸以与油道144、146相交叠，确保限制器140、142和油道144、146之间的抵接。如图6所示，示出沿线6-6截取的横截面图，限制器140的接触面143的轮廓设置成与油道144的横截面形状匹配。这有助于在限制器140、142与油道144、146接触时施加均匀分布的力。
图7示出锁定机构201在锁定状态下沿图5中的线7-7截取的剖视图。锁闩200位于孔240内。锁闩200具有弹簧孔202，该弹簧孔内嵌装有偏压弹簧230。锁闩200具有后表面203和前表面204。锁闩200还具有大致呈圆柱形的第一表面205和大致呈圆柱形的第二表面206。大致呈圆柱形的第一表面205的直径大于大致呈圆柱形的第二表面206的直径。弹簧孔202与表面205、206大致同心。
套筒210具有与大致呈圆柱形的第一孔壁241匹配的大致呈圆柱形的外表面211，以及大致呈圆柱形的内表面215。孔240具有大致呈圆柱形的第一孔壁241和大致呈圆柱形的第二孔壁242，大致呈圆柱形的第二孔壁242的直径大于大致呈圆柱形的第一孔壁241的直径。套筒210的大致呈圆柱形的外表面211和锁闩200的大致呈圆柱形的第一表面205接合大致呈圆柱形的第一孔壁241以形成耐压密封。此外，套筒210的大致呈圆柱形的内表面215也与锁闩200的大致呈圆柱形的第二表面206形成耐压密封。这些密封使得在容腔250内产生油压，容腔250环绕锁闩200的大致呈圆柱形的第二表面206。
如图7所示，锁闩200的缺省位置为锁定向置。弹簧230将锁闩200从孔240向外偏压入该锁定向置。施加到容腔250的油压可使锁闩200缩回并将其移动到解锁位置。其它构型也是可行的，例如在弹簧230将锁闩200压入解锁位置情况下，在孔壁208和后表面203之间施加油压导致锁闩200从孔240向外伸出以锁定外臂120。
在锁定状态，锁闩200使外臂120的锁闩接合面214与臂接合面213相接合。如图7所示，外臂120被阻止向下移动并将通过锁闩200将运动传递至内臂122。定向结构212呈沟槽形式，定向销221从内臂122外侧延伸穿过第一销孔217并随后穿过套筒210内的第二销孔218而进入该沟槽。定向销221通常是实心光滑的。保持机构222将定向销221固定就位。定向销221防止锁闩200在孔240内过度转动。
如图8所示，一旦将加压油引入容腔250，锁闩200缩回到孔240内，允许外臂120相对内臂122进行空动转动。然后，外臂120不再被锁闩200阻止向下移动和做出空动运动。加压油通过油口280注入容腔250内，油口280与油道144、146流体连通。当锁闩200缩回后，其后表面203碰到孔壁208。在一个优选实施例中，锁闩200的后表面203具有扁平环形面或密封面207，该扁平环形面或密封面基本垂直于大致呈圆柱形的第一和第二孔壁241、242并平行于孔壁208。扁平环形面207形成相对于孔壁208的密封，该密封减少油通过由锁闩200的大致呈圆柱形的第一表面205和大致呈圆柱形的第一孔壁241形成的密封从容腔250泄漏。
图9A-图9F示出用于定向销221的几种保持机构。在图9A中，销221是粗细一致的圆柱体。如图9C所示，推环910位于套筒210内的凹槽224内。销221被插入环910内，导致齿912变形并将销221固定至环910。随后，销221由于通过内臂122封装在凹槽224内的环910而被固定就位。在另一个实施例中，如图9B所示，销221具有狭槽902，环910的齿912压入狭槽902内，从而将环910固定至销221。在图9D所示出的另一个实施例中，销221具有狭槽904，图9E所示类型的E型环箍914或图9F所示的弓形E型环箍914可被嵌入该狭槽内以将销221相对内臂122保持就位。在另一个实施例中，可使用丝环代替压环。在组装过程中，E型环箍914放置在凹槽224内，同时将套筒210插入内臂122内，然后定向销221插入穿过环箍910。
图10示出一个示例性的锁闩200。锁闩200大致被分成头部290和主体部292。前表面204是突出的凸形曲面。该表面形状朝向外臂120延伸，结果，锁闩200的臂接合面213和外臂120正确接合的几率增大。臂接合面213包括大致扁平的表面。臂接合面213从与大致呈圆柱形的第二表面206的第一分界线285延伸到第二分界线286，并从与前表面的分界线287延伸到与表面232的分界线233。臂接合面213的沿锁闩200的纵轴线A方向延伸离开表面232最远的部分大致等距地位于第一分界线285和第二分界线286之间。相反，臂接合面123的沿轴向A延伸离开表面232最少的部分基本位于第一和第二分界线285和286处。前表面204无需是凸形曲面，而可以是V形面或一些其它的形状。该构型允许锁闩200在孔240内转动更多，同时提高锁闩200的臂接合表面213与外臂120之间正确接合的可能性。
图11示出另一锁定机构201。呈空心杯形塞形式的定向塞1000被压入配合至套筒孔1002内并通过延伸入定向结构212内而定向锁闩200，以防止锁闩200相对套筒210过度转动。如下文进一步所述，对准槽1004有助于在套筒210内定向锁闩200，并通过提供锁闩200借以可在套筒210内转动的结构而最终在内臂122内定向。对准槽1004可用作随锁闩200转动的结构和测定其相对定向。
参见图12-图14，组装转换摇臂100的示例性方法如下：定向塞被压入配合至套筒孔1002内，锁闩200被嵌入套筒210的大致呈圆柱形的内表面215内。然后，顺时针旋转锁闩200直至定向结构212接触塞1000，此时定向结构212和塞1000之间的抵触防止进一步转动。如图12所示，取得对应于臂接合面213和套筒基准1010、1012之间夹角的夹角测量值A1，其中，套筒基准被调整成与套筒孔1002垂直。对准槽1004也可用作锁闩200的基准线，键槽1014也可用作位于套筒210上的基准。然后，使锁闩200逆时针旋转，直至定向结构212接触塞1000，以防止进一步旋转。如图13所示，取得对应于臂接合面213和套筒基准1010、1012之间的夹角的第二夹角测量值A2。也可以先逆时针旋转再顺时针旋转以获得A1和A2。如图14所示，一旦嵌入至内臂122内，套筒210和销组件1200被旋转一个角度A，该角度在内臂基准1020和套筒基准1010、1012之间测得，使臂接合面213相对内臂122水平定向，如内臂基准1020所示。旋转量A应被选择成使锁闩200接合外臂120的可能性最大。其中一个这样的例子为将组件1200旋转一个角度，该角度为从内臂基准1020测得的A2和A1之差的一半。在本发明范围内也可以采用其它的调整量A。
图15示出销1000的替代实施例的结构，其中，销1000是空心的，部分地围绕内腔1015。该销具有大致呈圆柱形的第一壁1030和基本呈圆柱形的第二壁1040。基本呈圆柱形的第一壁1030具有直径D1，其大于第二壁1040的直径D2。凸缘1025确保定向销1000不会通过套筒210内的销孔218向下移动。
为了本文公开的目的，除非另作指明，否则冠词“一”意指“一个或多个”。就用语“包括”或“包括有”被用于本说明书或权利要求书来说，其是包含性的，其形式类似于术语“包含”被用作权利要求书的连接过渡词语时的理解。就所用的术语“或”(例如A或B)来说，其将意指“A或B或这两者”。当申请人打算表明“仅A或B但不是两者”时，那么将会采用“仅A或B但不是两者”。因此，在本文中的术语“或”使用是包含性的而非排他性的使用，参见Bryan A.Garner的现代法律用词辞典(1995年第2版)的624页。还有，就术语“中”或“内”被用在说明书或权利要求书而言，还打算附加包括“上”或“在…上”。此外，就术语“连接”被用在本说明书或权利要求书而言，将不仅指“直接连接”，还指“间接连接”，例如通过另一部件或多个部件连接。在本文中，“大约”将会被本领域普通技术人员理解且将根据用到该术语的上下文在一定范围内变化。如果该术语的使用在用到该术语的上下文中对本领域技术人员来说是不清楚的，那么“大约”将指具体术语的±10%。从大约X到Y意指从大约X到大约Y，其中X和Y是具体值。
尽管本发明公开示出了多个实施例且同时对这些实施例的某些细节做了描述，但申请人不打算将本发明范围局限于或以任何形式限制到这些细节。其它优点和改变对于本领域技术人员来说是容易明白。因此，本发明的较宽方案不限于所示及所述的具体细节和示意性例子。因此，可以在不脱离申请人所要求的本发明构思和范围的情况下做出改变。此外，前述的实施例是示意性的，没有单个特征或元件对于本申请或后续申请所要求的所有可能的组合来说是必不可少的。

Claims (19)

1.一种用于接合凸轮的摇臂，包括：
具有第一端、第二端、第一外侧臂和第二外侧臂的外臂；
设置在所述第一和第二外侧臂之间的内臂，该内臂具有第一端、第二端和设置在该第一端和该第二端之间的凸轮接触面；
该内臂在其第一端附近靠近该外臂的第一端地枢转安装至所述外臂，该内臂在其第二端附近具有锁孔，该锁孔具有大致呈圆柱形的壁和孔壁；
锁闩，该锁闩包括具有大致圆柱形第一直径的头部、具有大致圆柱形第二直径的主体和定向销容纳槽，该第二直径小于该第一直径；
具有大致呈圆柱形的内表面和大致呈圆柱形的外表面的套筒，所述外表面至少部分地接合该锁孔的大致呈圆柱形的壁，所述内表面至少部分地接合所述锁闩的主体，所述套筒具有在大致呈圆柱形的所述内表面和所述外表面之间延伸的定向销开口；
延伸通过套筒开口并进入定向销容纳槽的定向销，该定向销被配置成能限制该锁闩绕轴向的转动。
2.根据权利要求1所述的摇臂，其特征是，还包括：内臂定向销开口，所述定向销延伸通过该内臂定向销开口。
3.根据权利要求1所述的摇臂，其特征是，还包括：锁闩弹簧孔，其设置在该锁闩的第一端附近并与该锁闩的头部和主体大致同心；锁闩弹簧，其设置在该锁闩弹簧孔内并被配置成能偏压该锁闩与该外臂相接合。
4.根据权利要求1所述的摇臂，其特征是，还包括：锁闩弹簧孔，其设置在该锁闩的第一端附近并与该锁闩的头部和主体大致同心；锁闩弹簧，其设置在该锁闩弹簧孔内并配置成能偏压该锁闩与该外臂脱离接合。
6.根据权利要求1所述的摇臂，其特征是，该锁闩具有后表面、前表面、从与所述大致圆柱形第一直径的第一边界向与所述大致圆柱形第二直径的第二边界延伸的大致扁平的臂接合面，以及与该锁闩的前表面的前边界，该前边界包括突出轮廓，该突出轮廓配置成在与该第一边界和该第二边界大致等距的位置延伸至最靠近所述外臂。
7.根据权利要求6所述的摇臂，其特征是，所述突出轮廓为曲形面。
8.根据权利要求6所述的摇臂，其特征是，所述突出轮廓为倾斜面。
9.根据权利要1所述的摇臂，其特征是，还包括：配置成相对该锁闩、该套筒和该内臂之一固定所述定向销的环箍。
10.根据权利要求9所述的摇臂，其特征是，还包括：配置成固定至所述定向销中的狭槽的环箍。
11.根据权利要求1所述的摇臂，其特征是，还包括：设置在所述第一外侧臂上的第一滑块垫；设置在所述第二外侧臂上的第二滑块垫；和设置在该第一侧臂和该第二侧臂中的每一个附近的夹紧凸起。
12.根据权利要求1所述的摇臂，其特征是，还包括：设置在所述外臂上并朝所述内臂延伸的第一和第二超程限制器，所述限制器配置成能阻止该外臂相对该内臂转动。
13.根据权利要求12所述的摇臂，其特征是，所述第一和第二超程限制结构被配置成在所述外臂相对所述内臂发生预定的转动时接触该内臂，所述第一和第二超程限制器各具有与所述内臂的将被超程限制结构接触的部分相匹配的接触面。
14.根据权利要1所述的摇臂，其特征是，还包括：设置在所述锁闩的后表面处的密封面，该密封面被配置成接触所述孔壁并形成耐压密封。
15.一种用于接合凸轮的摇臂，包括：
具有第一端、第二端、第一外侧臂和第二外侧臂的外臂；
设置在该第一外侧臂和该第二外侧臂之间的内臂，该内臂具有第一端、第二端、销开口和设置在该第一端和该第二端之间的凸轮接触面；
该内臂在其第一端附近靠近该外臂的第一端地枢转安装至该外臂，靠近该内壁的第二端的锁孔具有大致呈圆柱形的壁、孔壁和第一开口；
锁闩，该锁闩包括具有大致圆柱形第一直径的头部、具有大致圆柱形第二直径的主体和定向销容纳槽，该第二直径小于该第一直径；
具有大致呈圆柱形的内表面和大致呈圆柱形的外表面的套筒，所述外表面至少部分地接合该锁孔的大致呈圆柱形的壁，所述内表面至少部分地接合所述锁闩的主体部分，所述套筒具有在大致呈圆柱形的所述内表面和所述外表面之间延伸的第二开口；
穿过该第一开口和该第二开口并进入该定向销容纳槽的定向销，该定向销被配置成能限制该锁闩绕轴向的转动。
16.根据权利要求15所述的摇臂，其特征是，还包括：锁闩弹簧孔，其设置在该锁闩的第一端附近并与该锁闩的头部和主体大致同心；锁闩弹簧，其设置在该锁闩弹簧孔内并被配置成能偏压该锁闩与该外臂相接合。
17.根据权利要求15所述的摇臂，其特征是，还包括：锁闩弹簧孔，其设置在该锁闩的第一端附近并与该锁闩的头部和主体大致同心；锁闩弹簧，其设置在该锁闩弹簧孔内并配置成能偏压该锁闩与该外臂脱离接合。
18.根据权利要求15所述的摇臂，其特征是，该锁闩具有后表面、前表面、从具有所述大致圆柱形第一直径的第一边界向与具有所述大致圆柱形第二直径的第二边界延伸的大致扁平的臂接合面以及与该锁闩的前表面的前边界，该前边界包括突出轮廓，该突出轮廓配置成在与该第一边界和该第二边界大致等距的位置延伸至最靠近所述外臂。
19.根据权利要15所述的摇臂，其特征是，还包括：配置成相对于该锁闩、该套筒和该内臂之一固定所述定向销的环箍。
20.根据权利要求15所述的摇臂，其特征是，还包括：设置在第一外侧臂上的第一滑块垫；设置在第二外侧臂上的第二滑块垫；和设置在该第一侧臂和该第二侧臂中的每一个附近的夹紧凸起。
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