CN104968899A - 凸轮轮廓总合机构 - Google Patents

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Abstract

一种摇臂系统，包括总合杆和至少一个气门致动杆以便用在具有两个凸轮的类型的配气机构中，该总合杆具有接合两个凸轮的随动件，且该气门致动杆可枢转地连接至该总合杆以根据两个凸轮的升程总和来打开和关闭发动机气门，其特征在于，该总合杆由相对的面板和单独形成的毂组装。

Description

凸轮轮廓总合机构
技术领域
本发明涉及用于内燃机的可变气门升程和时长系统，更具体涉及所述系统内的零部件的制造。
背景技术
本发明涉及本发明申请人早前开发的可变升程和时长机构(VLD)。它利用了两个可相对彼此改变相位的同心凸轮轴。采用这两个凸轮轴的目的是使赋予气门的升程由每个凸轮轴轮廓所产生的升程总和决定。在任一凸轮轴“离开凸轮”时，没有升程赋予气门。通过改变两个凸轮轴的相位，可以改变累加的升程和时长。无论在进气还是排气时，这都会导致直接改变发动机气门的打开时长和升程。
累加的升程利用总合杆来获得，该总合杆具有与两组凸轮均接触的凸轮随动件。如果任一个凸轮随动件位于相关凸轮的基圆上，则总合杆仅会围绕将其连接至气门致动杆的枢轴摇动。如果两个凸轮随动件都与凸轮凸角接触，则总合杆将向下移动并向下推动致动摇臂，继而该致动摇臂绕液压间隙调节器枢转从而打开发动机气门。
与所有可变气门升程和时长气门机构系统一样，相较于传统的固定式配气机构系统，附加部件比如总合杆的增设给系统既带来了附加的重量，又带来了附加的成本。
发明内容
为了减轻上述缺点，本发明提供如所附权利要求书的权利要求1所述的可变气门致动机构。
后续的权利要求提供本发明的其它优点和实施例。
附图说明
现在将参照附图以示例方式进一步描述本发明，其中：
图1a、图1b和图1c分别显示了现有技术总合杆的立体图、剖视图和分解图。
图1d显示了现有技术的总合杆和致动摇臂的分解图。
图1e显示了现有技术的图1d部件组装后的立体图。
图1f显示了现有技术的与凸轮轴和两个提动阀接合的已组装摇臂系统的立体图。
图2a、图2b和图2c分别显示了根据本发明第一实施例的总合杆的立体图、剖视图和分解图。
图3a、图3b和图3c分别显示了根据本发明第二实施例的总合杆的立体图、剖视图和分解图。
图4a、图4b、图4c和图4d分别显示了根据本发明第三实施例的总合杆的立体图、剖视图、仰视立体图和分解图。
图5a、图5b和图5c分别显示了根据本发明第四实施例的总合杆的立体图、剖视图和分解图。
图6a、图6b和图6c分别显示了根据本发明第五实施例的总合杆的立体图、剖视图和分解图。
图7a、图7b和图7c分别显示了根据本发明第六实施例的总合杆的立体图、剖视图和分解图。
具体实施方式
先看现有技术的图1a，其示出来自已知的可变升程和时长(VLD)摇臂总成的带三个指形部的总合杆组件110。杆组件110包括三个凸轮随动件或滚子112a和112b，其分别布置在每个指形部上，用于接触三个凸轮凸角150。三个凸角中的两个具有相同凸轮轮廓的凸角在一个凸轮轴上成对旋转，第三个凸角在另一个同心凸轮轴上旋转。两个同心凸轮轴以相同的速度一起旋转，但也可相对彼此转动以改变相位，进而影响气门时长和升程。
总合杆的功能在简介部分中已有描述。
图1a至图1f示出了如GB2378729所述的典型VLD总合杆组件110和摇臂系统。总合杆的主体114由单一实体部件组成。这样的部件尽管对于小批量或原型规模的生产而言相对容易，但对于大批量生产来说较为繁重和昂贵。
主体114被铸造或被机加工有枢轴通孔130和随动件轴通孔118。这些通孔分别接纳枢轴120和随动件轴112a和112b。所述轴通常是过盈配合在孔内的形式，这如此实现，即加热总合杆主体114，插入轴120、122a和122b后再进行冷却。凸轮随动件/滚子112b通过帽盖124而保持在随动件轴122b上。为减少摩擦，通常将滚动轴承件126安装在随动件和随动件轴之间。
在这种类型的组件中，气门致动杆140通过分别滑动到枢轴120的相对两端而组装至总合杆组件110。枢轴被用作气门致动杆内的轴承面，用于允许两个杆的相对旋转。气门致动杆借由它们在发动机气门和液压间隙调节器两者上的位置而被防止相对枢轴发生侧向滑动。因此，不需要提供用于将气门致动杆保持在总合杆组件上的机构。
第一实施例
图2a、2b和2c显示了根据本发明第一实施例的总合杆组件210。
本发明在于总合杆210的构造。在现有技术中，总合杆是铸造出的单个部件114，而本实施例由压制、冲压或锻造出的两片金属端板214a形成。孔216、218可在冲压过程中同时形成，或被机加工成其最终尺寸。
所述板通过互接至毂214b而相对彼此固定。毂214b是简单的圆柱形，从而允许以较低成本铸造或车削出该毂。毂214b的各轴向端接纳在各个端板214a的孔216内。通常，在将毂214b插入孔216之前加热端板。然后可冷却端板以形成与毂的冷缩接合。可以考虑任何替代的附接方法，比如钎焊、熔焊、胶合或过盈压入配合。
凸轮滚子/凸轮随动件与凸轮之间的相互作用可能会导致总合杆内发生明显扭曲。这在总合杆组件210由多个组成部件构成时更成问题。因此有利的是，提供用来防止各个面板214a绕毂214b相对彼此转动的手段。这可以通过提供形状锁定接合来实现。形状锁定的含义应是，接合配合表面是非圆的，因此无法相对彼此自由旋转。这可以采取毂外表面与孔216内表面之间的花键接合形式。可采用任何合适的能防止毂相对任意面板旋转的表面键结构，如堞形结构、锯齿结构或半圆键。当毂241b通过压入或过盈配合而附接至面板214a时，防止旋转更为重要。
替代地，因为两个部件之一或二者均可由软金属制成，所以可能仅一个部件设有上述表面纹理结构(花键等)，并且依靠毂214b和面板241a之间的过盈配合而在接合的相对部件上切出或攻出配合形状。
总合杆的三个部件组装到一起后，所产生的主体在功能上与现有技术的主体114相同。组成总合杆组件210的其余部件的安装方式与图1c所示的大致相同。毂214b具有用于接纳枢轴220的内孔230。该轴220可以在或不在内孔230内自由旋转。其余的冲压孔218接纳轴222a和222b，所述轴以与图1c所示的现有技术大致相同的方式分别支承滚子112a和112b。同样，轴222a可通过任何合适手段保持在冲压孔218中，但优选通过冷缩保持。
与现有技术大致相同，滚子或随动件212a和212b在滚动轴承226上绕轴222a和222b旋转，成对滚子212b各自通过帽盖224保持在面板214a的外面，而单一滚子212a夹设于两个面板214a之间，但可在滚动轴承件226上自由旋转。
第二实施例
现参看图3a、3b和3c，组成部件和构造与第一实施例所示的大致相同，除了枢轴和毂被结合以形成毂枢轴314b，面板314b以前述方式附接至该毂枢轴314b。枢轴仅需形成总合杆组件310和气门致动杆(未示出)之间的旋转连接。因此，如果气门致动杆可相对于毂枢轴314b自由旋转，则防止该轮毂枢转轴314b相对总合杆主体旋转就不重要了。
与第一实施例相比，本实施例的其它部件保持不变。
以这种方式形成总合杆组件的优点在于减少零件数，这降低了费用和复杂性并且减小了故障概率。
第三实施例
图4a、4b和4c所示第三实施例与第二实施例相似，除了前述实施例中的两个面板314a被替换成单一压折面板414a。这在图4c的仰视图中最清楚示出。
该弯折面板414a在毂枢轴414b插入(如前文所述)之前被预先弯折。在前述实施例中，面板214a、314a装配在毂214b、314b的两轴向侧上。由于弯折面板414a的弯折设计，这种装配方法不再可行，故使该毂枢轴414b从弯折面板的一侧穿过该弯折面板两侧上的两个孔416。为此，毂枢轴414b的最宽外径一定不大于孔416的直径(除非考虑到过盈配合或热缩配合)。这最清楚地显示在图4b中，然而在特别如图3b所示的前述实施例中，毂枢轴314b的外径使得该毂枢轴无法通过冲压孔316。
同样，使用弯折面板的优点是所用零件数目减少和抗扭力增大。这意味着防止毂(不论是否与枢轴结合)旋转的重要性降低，因此可以避免需要使毂键连接至面板。
第四实施例
图5a、5b和5c所示第四实施例与第二实施例相似，除了面板514a是由压制钢部件制成，其中压制结构被形成为提供围绕部件外边缘的至少一部分的凸缘。这最清楚地显示在图5b的剖视图中。该凸缘给总合杆514的侧面提供支承并提高其整体刚度。相较于其它实施例，这能够(通过使用较小的材料厚度)减小部件的整体重量。
第五实施例
图6a、6b和6c所示的本实施例也与上述第二实施例相似。区别在于气门致动杆640也是该组件的集成部件。这使得整个摇臂总成638在插入气缸盖和附接至气门之前被预先装配。气门致动杆640通过保持端盖644被保持在滚动轴承和枢轴上，该端盖644被压入配合到毂枢轴614b中。这在气门致动杆640和结合的毂枢轴614b之间采用滚动轴承642时格外有利，因为其简化了组装，因而加快了组装。
第六实施例
图7a、7b和6c所示最后的第六实施例与前述第五实施例相似，除了端盖720不仅用于保持气门致动杆，还给滚动轴承件742提供轴承支撑表面。这些部件优选通过过盈配合组装至总合杆组件710上的毂714b。
优点在于，端盖轴720和毂714b之间的过盈配合被设计成局部扩大毂714b在面板714a的区域中的外径。这能形成或增强面板714a与毂714b之间的过盈配合。
本设计相对于图6a、6b和6c所示实施例的显著优点在于，端盖轴720(高硬度、高含碳量)的材料和热处理可独立于毂714b(毂若需焊接至面板714a则可能需要不同的材料)而确定。毂714b和面板714a优选由软金属制成，这将有助于它们的装配，但是通过使用更硬的端盖轴720并因此使用更硬的轴承面来支承滚动轴承742和气门致动杆740，会使所制成摇臂总成的功能和寿命不受影响。因此，摇臂总成738更易于装配，制造成本更低，更便于安装至发动机中，且由于使用滚动轴承742来支承气门致动杆，因而减少了配气机构的损耗，从而提高了发动机效率。

Claims (15)

1.一种摇臂系统，包括总合杆和至少一个气门致动杆以便用在具有两个凸轮的类型的配气机构中，所述总合杆具有接合两个凸轮的随动件，且所述气门致动杆可枢转地连接至所述总合杆以根据所述两个凸轮的升程总和来打开和关闭发动机气门，其特征在于，所述总合杆由相对的面板(214a；314a；414a；514a；614a；714a)和单独形成的毂(214b；314b；414b；514b；614b；714b)组装。
2.根据权利要求1所述的摇臂系统，其中，所述面板(214a；314a；414a；514a；614a；714a)由金属板形成。
3.根据权利要求2所述的摇臂系统，其中，所述面板(214a；314a；414a；514a；614a；714a)被冲压、压制或锻造。
4.根据权利要求1至3所述的摇臂系统，其中，所述面板(414a)被形成为一个经弯折的金属板部件。
5.根据任一前述权利要求所述的摇臂系统，其中，所述毂(214b；314b；414b；514b；614b；714b)借助钎焊、熔焊、胶合、热收缩或过盈配合而固定至这对面板(214a；314a；414a；514a；614a；714a)中的每一个。
6.根据任一前述权利要求所述的摇臂系统，其中，所述毂(214b；314b；414b；514b；614b；714b)与面板(214a；314a；414a；514a；614a；714a)之间的接合面形成形状锁定以防止相对旋转。
7.根据任一前述权利要求所述的摇臂系统，其中，所述毂(214b；714b)包括用于接纳至少一个枢轴(220；720)的孔(230；730)。
8.根据权利要求7所述的摇臂系统，其中，所述毂(214b；714b)的孔(230；730)是枢轴(220；720)的轴承面。
9.根据权利要求1至6所述的摇臂系统，其中，所述毂(314b；414b；514b；614b)与一体的枢轴形成为一个部件。
10.根据任一前述权利要求所述的摇臂系统，其中，所述面板(214a；314a；414a；514a；614a；714a)在其周缘的至少一部分上带有凸缘，以增大所述面板的刚度。
11.根据任一前述权利要求所述的摇臂系统，其中，所述气门致动杆(640；740)被可旋转地支承和保持在从所述毂(614b；714b)伸出的轴(614b；720)上。
12.根据权利要求11所述的摇臂系统，其中，滚动件轴承(642；742)被布置在所述轴(614b；720)和所述气门致动杆(640；740)之间。
13.根据权利要求11或12所述的摇臂系统，其中，支承并保持气门致动杆的相应端盖轴(720)从所述毂(714b)的各轴向端伸出。
14.根据权利要求12或13所述的摇臂系统，其中，所述端盖轴(720)通过过盈配合保持在所述毂(714b)的内孔(730)中。
15.根据权利要求14所述的摇臂系统，其中，在迫使所述端盖轴(720)插入到所述毂(714b)中时，所述毂(714b)上的成型部(744)径向向外位移，以增强所述毂(714b)和面板(714a)之间的接合。
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