CN103953409A - 用于连接滚轮摇臂和液压挺柱的球头锁片 - Google Patents

Abstract

本发明属于发动机配件技术领域，具体涉及用于连接滚轮摇臂和液压挺柱的球头锁片。所述夹持机构包括分设在底板两端的夹爪部件，一端与摇臂体支撑座前端卡扣，另一端与摇臂体支撑座后端卡扣，所述夹爪部件包括三个夹爪，第一夹爪和第二夹爪位于底板的同侧，与摇臂体支撑座前端卡扣，第三夹爪位于底板的另一侧，与摇臂体支撑座后端卡扣，所述第一夹爪和第二夹爪对称设于底板的边角处，第三夹爪设于底板短边的中间处，液压挺柱的轴线位于上述三个夹爪构成的等腰三角形区域内。本发明创造的目的在于提供一种结构合理，抗弯刚度和抗扭刚度高，减少滚轮摇臂从液压挺柱脱落风险的一种球头锁片。

Description

用于连接滚轮摇臂和液压挺柱的球头锁片

技术领域

本发明属于发动机配件技术领域，具体涉及用于连接滚轮摇臂和液压挺柱的球头锁片。

背景技术

使用滚轮摇臂和液压挺柱的配气机构在顶置式凸轮发动机结构中应用越来越广泛，相比机械式的配气机构，具有以下几个优点：1.能实时补偿气门间隙，不需要定期人工调整气门间隙；2.减少发动机噪声和冲击；3.体积质量轻型化、更小的摩擦力、更小的运动惯量意味着能量损失更小，有利于提高发动机效率；4.配气机构的零部件寿命更长，减少维护成本。

滚轮摇臂的摇臂体一端设有半球形的凹型支撑座，该支撑座球铰于液压挺柱的柱塞端部的半球凸面上，另一端设有花冠曲面且与气门端面滑配合接触，两端之间设有滚动轴承，滚动轴承与凸轮接触配合，工作时：凸轮转动，驱动滚轮摇臂以液压挺柱的柱塞半球凸面的球心为中心点，在垂直于凸轮轴线的平面内摆动，滚轮摇臂的花冠曲面驱动气门上下直线运动，从而控制发动机燃烧室的进气和排气。滚轮摇臂和液压挺柱必须使用卡具可靠地连接，否则在发动机启动初期，液压挺柱的供油压力未达到要求的压力时，而液压挺柱处于压缩的底部，此时凸轮和滚轮摇臂的滚动轴承有一定的间隙，受到振动等因素影响，滚轮摇臂有从液压挺柱脱落的风险；特别是具有滑动凸轮系统的可变气门机构中，当工作中更换凸轮时，滚轮摇臂受到垂直于其工作平面的侧向力，滚轮摇臂有侧翻从液压挺柱滑落的风险。滚轮摇臂从液压挺柱上脱落，会造成配气机构不能正常工作，严重时会损坏发动机。

CN100529332B公开的专利描述多种由金属薄板制成的卡具，这些卡具的共同特点是拥有U型凹槽，U型凹槽的开放端设有两个保持爪，U型凹槽的封闭段设有支撑壁，U型凹槽具有两个平行的腿部。通过一端的两个保持爪和另一端的支撑臂连接在凸轮随动件上，通过U型凹槽的两个平行腿部卡在支撑元件的球形端面颈部，由此实现凸轮随动件和支撑元件的连接。这些卡具存在如下缺陷：U型凹槽的一端是开放的，而且材料本身是采用薄板金属制成的，因此在结构上存在平行于凸轮随动件工作平面方向的抗弯刚度较差，以及垂直于凸轮随动件工作平面方向的抗扭刚度较差的问题，在工作中，如受到上述的两种情况影响，凸轮从动件有从支撑元件脱落的风险。

发明内容

本发明创造的目的在于提供一种结构合理，抗弯刚度和抗扭刚度高，减少滚轮摇臂从液压挺柱脱落风险的一种球头锁片。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

用于连接滚轮摇臂和液压挺柱的球头锁片，该球头锁片包括一块方形底板，底板中部开有用于卡套液压挺柱柱塞的通孔，该球头锁片通过设置于底板两端的夹持机构与滚轮摇臂的摇臂体支撑座卡合固定，所述夹持机构包括分设在底板两端的夹爪部件，一端与摇臂体支撑座前端卡扣，另一端与摇臂体支撑座后端卡扣，所述夹爪部件包括三个夹爪，第一夹爪和第二夹爪位于底板的同侧，与摇臂体支撑座前端卡扣，第三夹爪位于底板的另一侧，与摇臂体支撑座后端卡扣，所述第一夹爪和第二夹爪对称设于底板的边角处，第三夹爪设于底板短边的中间处，液压挺柱的轴线位于上述三个夹爪构成的等腰三角形区域内。

所述第一夹爪和第二夹爪的侧壁与底板的长边夹角α为0～90°。

所述第一夹爪和第二夹爪的侧壁与底板的长边夹角α为30～60°。

所述第一夹爪和第二夹爪的侧壁与底板的长边夹角α为45°。

所述第一夹爪和第二夹爪的侧壁与底板的长边夹角α为0°。

所述第一夹爪和第二夹爪的侧壁与底板的长边夹角α为90°。

所述方形底板为通孔形状是矩形孔的封闭型方形框或一边开放的半封闭方形框。

所述夹爪的端部为平板弯钩，弯钩方向朝向底板的中心，平板弯钩与侧壁夹角为90～120°。

所述夹爪部件至少含有一个夹爪的端部具有内凹弧形弯钩。

更进一步的描述：

具有滚轮摇臂和液压挺柱的配气机构，滚轮摇臂的摇臂体一端设有半球状的凹型支撑座，该支撑座球铰于液压挺柱的柱塞端部的半球凸面上，一种球头锁片将滚轮摇臂和液压挺柱可靠地连接在一起，其特征在于，所述球头锁片由金属薄板加工一体成型，球头锁片由底板和至少三个夹爪组成。

所述底板是封闭的环形，在底板上设有近似“□”型孔，“□”型孔的平行于滚轮摇臂工作面的两个臂卡套在液压挺柱的柱塞半球凸面的颈部位置，实现了球头锁片与液压挺柱的连接。

所述至少三个夹爪，其中两个夹爪相对于滚轮摇臂工作面对称布置，分别通过近乎垂直于底板的侧壁与底板连接为一整体，第三个夹爪设置在滚轮摇臂工作面上，该夹爪通过近乎垂直于底板的侧壁与底板连接为一整体，液压挺柱的轴线位于三个夹爪构成的等腰三角形区域内，三个夹爪卡套在滚轮摇臂的摇臂体的凹型支撑座的三个侧面上，实现了球头锁片与滚轮摇臂的连接。

所述底板上“□”型孔，其特征在于，“□”的平行于滚轮摇臂工作面的两个臂距离等于或略大于柱塞半球凸面的颈部直径尺寸，并且小于柱塞半球凸面的直径尺寸，以便工作时，球头锁片与液压挺柱可靠连接而不会脱出，“□”的垂直于于滚轮摇臂工作面的两个连接臂距离大于柱塞半球凸面的直径尺寸，以便工作时，球头锁片随滚轮摇臂在工作面沿柱塞半球凸面的中心摆动时，球头锁片不会与柱塞的半球凸面产生干涉，从而产生不期望的摩擦力。

所述球头锁片由底板和至少三个夹爪组成，其特征还在于，至少有两个夹爪相互不平行，组成类似三角形三点定位的夹持机构，使三个夹爪稳定可靠地卡套在摇臂体的凹型支撑座的三个侧面上，避免球头锁片相对于摇臂体旋转和侧滑。

所述夹爪，其特征在于，至少有一个夹爪端部具有类似半圆形的弯钩，弯钩的凸起方向朝向底板的中心区域，设置弯钩的作用是便于球头锁片装配到滚轮摇臂的摇臂体上。

所述夹爪，其特征在于，至少有一个夹爪端部具有平板弯钩，平板弯钩的方向朝向底板的中心区域，平板弯钩与侧壁的夹角大于等于90°，平板弯钩使得球头锁片与滚轮摇臂的摇臂体连接更加可靠，不易脱落。

所述底板，在底板上设有近似“□”型孔，其特征在于，在垂直于于滚轮摇臂工作面的两个臂上开设有两个"U"型槽，“U”型槽的宽度小于柱塞半球凸面颈部的直径尺寸。

与对比文献公开的两种卡具相比，本发明的有益效果在于：

1.本发明的球头锁片底板为封闭的环形，相比开放式的U型凹槽卡具，在平行于滚轮摇臂工作平面方向的抗弯刚度，以及垂直于滚轮摇臂工作平面方向的抗扭刚度都较高，在工作中，如受到上述的两种情况影响，减少了滚轮摇臂与液压挺柱脱开的风险。

2.本发明的球头锁片的三个夹爪，至少有两个夹爪相互不平行，组成类似三角形三点定位的夹持机构，使三个夹爪稳定可靠地卡套在摇臂体的凹型支撑座的三个侧面上，避免球头锁片相对于摇臂体旋转和侧滑。

附图说明

图1是本发明的滚轮摇臂的摇臂体在工作面剖切的气门机构结构图。

图2是本发明的球头锁片以及滚轮摇臂和液压挺柱未装配时分解结构图。

图3是本发明的第二种实施方案。

图4是本发明的第三种实施方案。

图5是本发明的第四种实施方案。

图6是本发明的第五种实施方案。

图7是本发明的第六种实施方案。

图中：1 滚轮摇臂，11 摇臂体，111 凹型支撑座，112 花冠曲面，12 滚动轴承，A 侧面A ，B 侧面B，C 侧面C，2 球头锁片，21 底座，22 夹爪，21A 平行臂，21B 连接臂，21C “□”型孔，21D  U型槽，22 夹爪，22A 侧壁A，22B 侧壁B ，22C 侧壁C ，22D 半园形弯钩，22E 平板弯钩，L1 两平行臂的距离，L2 两连接臂的距离，θ 两个夹爪的夹角，9 滚轮摇臂工作面，3 液压挺柱，31 柱塞，31A 半圆凸面，31B 颈部，32 液压挺柱轴线，D1 颈部直径，D2 半球凸面直径，4 凸轮，5 气门，51 气门轴线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：如图1和图2，配气机构装配后的位置关系示意图，滚轮摇臂1的摇臂体11一端具有凹型支撑座111，凹型支撑座111球铰于液压挺柱3的柱塞半球凸面31A之上，另一端设有花冠曲面112与气门5的端面滑配合，两端之间装配有滚轮轴承12，滚轮轴承12与凸轮接触配合，球头锁片2的三个夹爪22卡套在摇臂体11的三个侧壁A、B、C上，实现了球头锁片2与滚轮摇臂1之间的连接，球头锁片2的底板21上开设有“□”孔21C，底板21的两个平行臂21A卡套在柱塞的颈部31B上，颈部31B的直径D2小于半球凸面31A的直径D1，而两个平行臂21A的距离L1略大于D2，小于D1，装配时，依靠平行臂21A适当弹性变形，使得柱塞的半球凸面31A穿过球头锁片2的“□”孔21C，实现了球头锁片2与液压挺柱3的连接。

正常工作时，液压挺柱3的高压腔内充满工作机油，可以看做一个刚性支撑体，因此滚轮摇臂1的滚轮轴承和凸轮4之间没有间隙，凸轮4旋转驱动滚轮摇臂1以液压挺柱3的柱塞半球凸面31A的球心摆动，摆动的轨迹基本上在滚轮摇臂工作面9的小范围内波动，同时类似杠杆的放大左右，滚轮摇臂1的花冠曲面112驱动气门5沿着气门轴线51上下运动，控制气门的开启和关闭。

在一些特殊情况，如当发动机停止时间较长，某相位的凸轮4停止在如图1所示的位置时，液压挺柱3受压，腔体内的油液排出一部分，而轴向高度处于较低位置时，发动机突然启动，机油压力需要一定时间才能建立并达到正常，也就是说液压挺柱3还没有处于正常工作时的高度，凸轮4转动，此时凸轮4和滚轮摇臂1之间就会有较大间隙，在振动倾斜等情况下，滚轮摇臂1相对于液压挺柱3就会有滑脱的倾向，但是由于有球头锁片2的存在，使得滚轮摇臂1和液压挺柱3可靠地连接在一起，避免滑脱，从而影响配气机构的正常工作或者严重时损坏发动机。

在具有滑动凸轮系统的可变气门机构中，受空间结构限制，滚轮摇臂的滚动轴承12的宽度较窄时，当工作中更换凸轮时，滚轮摇臂1受到垂直于其工作平面9的侧向力，滚轮摇臂1有侧翻从液压挺柱3滑落的倾向，而采用本发明的球头锁片2有较高的纵向抗弯刚度和侧向抗扭刚度，能够减少这种侧翻发生的可能。

如图2所示，本发明的球头锁片2是由金属薄板制成的，结构上由底板21和三个夹爪22组成，在底板21上开设有“□”孔21C，“□”孔21C的两个平行臂21A间距L1尺寸大于等于柱塞颈部31B的直径D1，小于柱塞半球凸面31A的直径D2，“□”孔21C的两个连接臂21B的距离L2尺寸大于柱塞半球凸面31A的直径D2，装配时，依靠两个平行臂21A的弹性变形，使柱塞半球凸面31A穿过“□”孔21C，两个平行臂21A卡套在柱塞颈部31B的外径上，球头锁片2的板厚小于柱塞颈部31B在轴线32方向的宽度，由此实现了球头锁片2与液压挺柱3的有限运动连接，工作时球头锁片2随着滚轮摇臂1一起绕着以柱塞半球凸面31A的球心点旋转摆动，两个平行臂21A不会与柱塞产生干涉现象，不会产生附加的额外摩擦力，三个夹爪22分别通过基本垂直于底板21的侧壁22A、22B、22C与底板21连接为一体，在三个夹爪22上端部分别设有半圆形弯钩22D，半圆形弯钩22D朝向底板21的中心区域，装配时，依靠三个夹爪22的侧壁22A、22B、22C的弹性变形，以及半圆形弯钩22D的导向作用，使得球头锁片2顺利的卡套在摇臂体11的凹型支撑座111的三侧面A、B、C，其中两个夹爪22的侧壁22B、22C夹角为θ，θ角度大于0°，与凹型支撑座111的两个侧面B、C夹角θ相一致，对称布置于滚轮摇臂工作面9的两侧，三个夹爪22形成了等腰三角形的夹持区域，液压挺柱的轴线32在此夹持区域，能够可靠稳定的实现球头锁片2与滚轮摇臂1的连接，防止在垂直于轴线32的平面上的相对扭转，此外由于底板21是封闭的环形，自身的抗弯刚度和抗扭刚度优于开放的U型槽结构，因此更能有效减少滚轮摇臂1从液压挺柱3上脱落的风险。

本发明在结构上还可具有多种变换，如图3， 本发明的第一种变形，球头锁片2的两个对称布置的夹爪22的端部结构变换为平板弯钩22E，平板弯钩22E与侧壁的角度大于等于90°，这种结构相对于图2的球头锁片2，与滚轮摇臂1的连接强度要好一些，但是装配便捷性稍差。

如图4所示，为本发明的第二种变形，位于滚轮摇臂工作面9上的夹爪22的端部变换为平板弯钩22E，这种结构相对于图2的球头锁片2，与滚轮摇臂1的连接强度要好一些，但是装配便捷性稍差。

如图5所示，为本发明的第三种变形，在底板21的的两个连接臂21B上分别开设有U型槽21D，其目的是使两个平行臂21A具有适合的弹性变形刚度，以便于柱塞半球凸面31A装配。

如图6所示，为本发明的第四种变形，该变形是图2所示球头锁片2的特殊情况，两个夹爪22相对平行，对称布置在滚轮摇臂工作面9的两侧，相应的凹型支撑座111的两个侧壁B、C也是平行布置的。

如图7所示，为本发明的第五种变形，该变形是两个夹爪22相对平行，对称布置在滚轮摇臂工作面9的两侧，相应的凹型支撑座111的两个侧壁B、C也是平行布置的，两个夹爪22的端部为平板弯钩22E。

可以理解，本发明的并不限于上述实施例的具体结构。对于本领域普通技术人员而言显而易见的变换或改形均落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.用于连接滚轮摇臂和液压挺柱的球头锁片，该球头锁片包括一块方形底板，底板中部开有用于卡套液压挺柱柱塞的通孔，该球头锁片通过设置于底板两端的夹持机构与滚轮摇臂的摇臂体支撑座卡合固定，所述夹持机构包括分设在底板两端的夹爪部件，一端与摇臂体支撑座前端卡扣，另一端与摇臂体支撑座后端卡扣，所述夹爪部件包括三个夹爪，第一夹爪和第二夹爪位于底板的同侧，与摇臂体支撑座前端卡扣，第三夹爪位于底板的另一侧，与摇臂体支撑座后端卡扣，所述第一夹爪和第二夹爪对称设于底板的边角处，第三夹爪设于底板短边的中间处，液压挺柱的轴线位于上述三个夹爪构成的等腰三角形区域内。

2.根据权利要求1所述用于连接滚轮摇臂和液压挺柱的球头锁片，其特征在于所述第一夹爪和第二夹爪的侧壁与底板的长边夹角α为0～90°。

3.根据权利要求2所述用于连接滚轮摇臂和液压挺柱的球头锁片，其特征在于所述第一夹爪和第二夹爪的侧壁与底板的长边夹角α为30～60°。

4.根据权利要求2所述用于连接滚轮摇臂和液压挺柱的球头锁片，其特征在于所述第一夹爪和第二夹爪的侧壁与底板的长边夹角α为45°。

5.根据权利要求2所述用于连接滚轮摇臂和液压挺柱的球头锁片，其特征在于所述第一夹爪和第二夹爪的侧壁与底板的长边夹角α为0°。

6.根据权利要求2所述用于连接滚轮摇臂和液压挺柱的球头锁片，其特征在于所述第一夹爪和第二夹爪的侧壁与底板的长边夹角α为90°。

7.根据权利要求1所述用于连接滚轮摇臂和液压挺柱的球头锁片，其特征在于所述方形底板为通孔形状是矩形孔的封闭型方形框或一边开放的半封闭方形框。

8.根据权利要求1所述用于连接滚轮摇臂和液压挺柱的球头锁片，其特征在于所述夹爪的端部为平板弯钩，弯钩方向朝向底板的中心，平板弯钩与侧壁夹角为90～120°。

9.根据权利要求1所述用于连接滚轮摇臂和液压挺柱的球头锁片，其特征在于所述夹爪部件至少含有一个夹爪的端部具有内凹弧形弯钩。