CN108350766B - 发动机分配装置的隔断器臂 - Google Patents

Abstract

本方面涉及一种借助于凸轮轴来致动机动车辆的热力发动机的汽缸盖中的阀的装置(10)的隔断器臂(20)，所述凸轮轴布置在所述发动机的汽缸盖中，所述隔断器臂包括：致动臂(23)，所述致动臂可围绕枢转轴线(22)枢转；以及接触头(24)，所述接触头从所述臂的第一端部延伸并且布置在所述凸轮轴的凸轮与阀之间。本发明的特征在于，所述接触头包括面向所述阀的底面(26)，所述底面基本上呈凸面并且具有沿着所述致动臂(23)的轴线变化的曲率(27)。

Description

发动机分配装置的隔断器臂

技术领域

本发明涉及一种机动车辆的热力发动机或内燃发动机的分配装置。

本发明更具体地涉及一种借助于凸轮轴来致动阀的装置。

本发明更具体地涉及一种隔断器臂，所述隔断器臂为阀致动装置的一部分。

背景技术

在具有内燃发动机或热力发动机的机动车辆中，安装有分配装置，以允许空气或新鲜气体进入发动机汽缸的腔室中，然后在所述腔室内进行燃烧之后排放已燃烧气体。分配装置包括可在热力发动机的汽缸盖中平移移动的阀。阀是机械构件，它用于热力发动机的分配并且允许新鲜气体的进入和已燃烧气体的排放。因此，进气阀和排气阀之间存在差别，所述进气阀将进气管道与燃烧室分离，而所述排气阀将所述燃烧室与排气管道分离。机动车辆的发动机中使用的阀通常为提升阀或漏斗型阀，这种阀包括通过加宽的阀头而在一端延伸的阀杆，所述加宽的阀头能够封堵在燃烧室中打开的管道开口。

阀一般由凸轮轴致动，该凸轮轴能够根据所述阀杆的轴线来推动阀的阀杆。为此，凸轮轴承载邻接阀杆的自由端的凸轮，使得所述轴围绕基本上正交于阀杆轴线的轴线旋转。因此阀杆的自由端被凸轮朝向汽缸的燃烧室推动(所述凸轮固定到凸轮轴以便旋转地固定)，从而准许打开用于新鲜空气的进气管道或已燃烧气体的排气管道或排放管道。这是因为阀杆在汽缸盖中朝向燃烧室滑动，以便打开空气进气管道或已燃烧气体的排气管道的开口。随后，阀通过一个(或多个)回位弹簧而回位。

阀杆的所述自由端通常具有较小横截面，并且凸轮与阀杆之间的接触可能会中断，从而能造成热力发动机出现故障。

已知例如通过向阀杆的自由端添加接触汽缸来增大所述接触横截面，该接触汽缸固定地接合到阀杆并且使得阀杆与凸轮之间的接触更可靠。

还已知将接触隔断器臂安置在凸轮与阀杆之间来确保凸轮的致动移动传输到阀杆的自由端。所述隔断器臂一般包括可围绕垂直于阀杆移动轴线的轴线旋转移动的臂，以及能够邻接阀杆自由端的隔断器臂头。凸轮在其旋转移动期间紧靠隔断器臂的臂的一部分，以便通过平移来引起隔断器臂头的位移，因此引起阀杆端部的位移。

为了在一方面使得凸轮与隔断器臂之间的接触更可靠并且在另一方面使得隔断器臂与阀杆之间的接触更可靠，分别在隔断器臂和阀上布置回位弹簧。隔断器臂的倾斜移动因此由凸轮控制，以允许阀朝向其打开位置滑动，从而打开空气或气体管道的开口，每个阀的闭合由阀的回位弹簧控制。

阀的回位弹簧涉及到阀技术，而本发明不涉及该领域。

隔断器臂上的回位弹簧可使得分配装置的装配更复杂。

在现有技术中，进行了大量尝试来减少阀中断的现象。

这是因为已知阀的中断会限制发动机的最大发动机速度，也就是发动机的性能水平，并且可造成机械劣化，诸如使活塞和阀受损。

限制阀中断的已知解决方案如下：

-减轻阀的可移动质量(例如，使用钛阀、铝杯)，

-降低提升规则的严格性(例如，减小加速度或减少猛拉)，

-增大固有分配频率，

-增大弹簧的回位负载(例如，双弹簧)，

-组合不同的解决方案。

然而，这些已知解决方案可导致阀的可移动质量增大以及分配增多，从而影响发动机的成本、空间要求和性能水平。

公布FR2861130-A1公开了一种圆柱形构件，该圆柱形构件布置在阀杆的端部以使得所述阀杆与隔断器臂之间的接触更可靠，所述隔断器臂可围绕垂直于所述阀杆轴线的轴线倾斜移动。阀杆端部的另外质量导致阀的动态操作减少并且发动机性能下降。

公布FR2733539-A1公开了一种隔断器臂，所述隔断器臂可围绕垂直于阀杆的滑动/平移轴线的轴线枢转移动并且布置在凸轮与阀杆端部之间。所述隔断器臂包括弹性回位装置以确保隔断器臂与凸轮之间的接触，这使得用于致动阀的装置更复杂。

为了确保发动机的最佳操作，必须监控阀的滑动，并且必须在一方面确保凸轮与隔断器臂之间的接触同时在另一方面确保隔断器臂与阀杆之间的接触。

为了确保发动机的操作可靠性，使阀围绕其轴线旋转是有利的。在现有技术的文档中描述的隔断器臂未建议任何可能使阀旋转的方式。

本发明的目标是克服这些问题，并且本发明的主题之一是布置在机动车辆的热力发动机的汽缸盖中的阀致动装置的分配隔断器臂，所述装置允许布置在阀杆与凸轮之间的所述分配隔断器臂接合在较小空间中，所述凸轮固定到凸轮轴以便旋转地固定，隔断器臂能够致使阀旋转。

发明内容

本发明更具体地涉及一种借助于布置在机动车辆的热力发动机的汽缸盖中的凸轮轴来致动阀的装置的隔断器臂；

所述隔断器臂包括：致动臂，所述致动臂可围绕基本上平行于凸轮轴的轴线的枢转轴线枢转地移动；以及接触头，所述接触头布置在致动臂的第一端部且在凸轮与阀之间，

所述隔断器臂的特征在于，接触头包括面向阀的底面，所述底面基本上呈凸面、包括围绕致动臂的轴线变化的曲率。

有利地，隔断器臂的接触头的面向阀杆的底面为凸面，也就是说，它指向凸轮，以便在隔断器臂围绕枢转轴线枢转期间保持所述隔断器臂与阀杆之间的接触。这是因为凸轮轴的凸轮包括邻接抵靠隔断器臂的接触头的部分，并且该部分致使所述隔断器臂围绕枢转轴线枢转。这种邻接的结果是以滑动方式将阀杆朝向发动机汽缸的燃烧室推动，由此将所述阀杆从隔断器臂移开。包括曲率的凸形底面(其中所述曲率根据致动臂的轴线变化)因此允许补偿隔断器臂的接触头的底面与阀杆的头之间的相对移动，并且因此允许在保持隔断器的接触头与所述阀杆之间的接触的同时伴随阀杆的滑动。

根据本发明的其他特征：

-隔断器臂的接触头的底面包括基本上围绕与隔断器臂的枢转轴线平行的轴线的第一曲率。

有利地，隔断器臂的接触头的底面包括基本上围绕平行于隔断器臂的枢转轴线的轴线的第一曲率，以便在隔断器臂围绕其枢转轴枢转期间，在保持阀杆与隔断器臂之间的接触的同时伴随阀杆的滑动。

-隔断器臂的接触头的底面包括围绕基本上与隔断器臂的致动臂的轴线平行的轴线的第二曲率。

有利地，隔断器臂的接触头的底面包括围绕基本上与隔断器臂的致动臂的轴线平行的轴线的第二曲率，所述曲率能够在横向于阀的轴线的方向上对所述阀施加力，由此当凸轮移动至邻接抵靠隔断器臂和阀杆时导致所述阀杆和阀围绕其轴线旋转，以便打开通向汽缸燃烧室的气体管道。

因此，凸轮邻接抵靠隔断器臂以便使阀产生滑动动作，从而释放通向汽缸燃烧室的气体管道的开口，所述滑动动作伴随阀围绕其轴线的旋转。

-隔断器臂的接触头包括相反的并且面向凸轮轴的凸轮的顶面，所述顶面为凹面并且具有单一曲率。

有利地，隔断器臂的接触头包括面向凸轮轴的凸轮并且为凹面的顶面，该顶面具有单一曲率以在旋转期间伴随所述凸轮的邻接移动。这是因为凸轮在其旋转移动期间移动至邻接抵靠顶面，这导致凸轮与隔断器臂的顶面之间的接触产生滑动动作并且可能使得两个元件分离。也就是说，指向阀的凹形顶面能够在凸轮旋转期间以最佳方式保持两个元件之间的接触。

-顶面的曲率与基本上和隔断器臂枢转的轴线平行的轴线一致。

有利地，凹形顶面的曲率与基本上平行于隔断器臂的枢转轴线的轴线一致，以便在凸轮旋转期间以最佳方式保持凸轮与隔断器臂的顶面之间的接触，隔断器臂的所述枢转轴线基本上平行于凸轮的旋转轴线。

-隔断器臂的接触头的顶面被具有低摩擦系数的滑动材料覆盖。

有利地，隔断器臂的接触头的顶面被具有低摩擦系数的滑动材料覆盖，以便允许凸轮易于在隔断器臂的顶面的整个表面上滑动，并且在其相对于彼此的相对移位期间减少两个元件之间发生摩擦；所述摩擦的发生可导致发动机不合需要地过度使用。

-隔断器臂的接触头的顶面包括与隔断器臂的枢转轴线一致的宽度，该宽度不同于凸轮轴的凸轮的宽度。

有利地，隔断器臂的接触头的顶面包括与隔断器臂的枢转轴线一致的宽度，该宽度不同于凸轮轴的凸轮的宽度，以便确保所述凸轮与所述顶面之间的基本上永久的接触。

-隔断器臂包括固定在致动臂的第二相对端部处的接合环，所述环能够借助于接触表面来包围枢转轴线。

有利地，隔断器臂包括通过接触头而使致动臂在第二相对端部延伸到第一端部的接合环；所述环能够借助于接触表面来包围枢转轴线。因此，隔断器臂简单地附接到固定到汽缸盖的元件，以便旋转地固定。

-环包括径向开口，该径向开口延伸穿过所述环的厚度，以便将润滑液带向接触表面，

-隔断器臂包括位于环的周向边缘的凹口。

有利地，环包括延伸穿过环的厚度的开口以及位于环的周向边缘的凹口，所述开口和凹口能够将润滑液带向隔断器臂的接触表面，以便减少隔断器臂与枢转轴之间发生摩擦，该摩擦在一方面能够造成两个接触的元件发热并且在另一方面导致发动机不合需要地过度使用。

有利地，隔断器臂被安装成可围绕保持隆起的轴向自由端枢转地移动，该保持隆起固定到汽缸盖以便旋转地固定，从而使得更容易将装置装配在汽缸盖的较小空间中。隔断器臂与回位机构不关联，回位机构将导致致动装置变得更复杂。保持隆起优选地包括被隔断器臂的环包围的至少一个自由端。

附图说明

通过阅读对以非限制性实例方式给出并且在附图中展示的本发明具体实施例的详细说明，将认识到其他特征和优点，在附图中：

-图1是表示根据本发明的阀致动装置的横截面。

-图2是从第一视角来看的根据本发明的隔断器臂的示意图。

-图3从与第一视角相对的第二视角来看的隔断器臂的示意图。

-图4是安装在汽缸盖中的装置的剖面平面图。

-图5是根据本发明的用于布置在凸轮与阀杆之间的隔断器臂的端部的示意图。

具体实施方式

在以下说明中，完全相同的参考数字指代完全相同的部件或具有类似功能的部件。

如图1和图5所示，用于致动阀的装置10布置在热力发动机(未示出)的汽缸盖12的腔室11中，以确保将凸轮轴的旋转移动传输到阀并且使所述阀产生与其轴线一致的滑动动作，从而打开空气管道或气体管道。

凸轮轴13以已知方式安装，以便可旋转地移动，并且借助传动元件诸如链条和齿轮(未示出)而被曲柄轴(未示出)的旋转带动。所述凸轮轴承载多个凸轮14，这些凸轮被安装成相对于所述轴旋转地固定。

根据图5的图示，隔断器臂20布置在凸轮14与阀32的阀杆31的头30之间，以确保将凸轮的旋转移动转变为与所述阀杆的轴线一致的阀杆31的平移移动。隔断器臂20可围绕枢转轴Y枢转地移动，该枢转轴Y固定到汽缸盖的壁元件以便旋转地固定。隔断器臂沿着基本上正交于凸轮轴的轴线的轴线23a纵向延伸，并且所述隔断器臂包括：第一端部，该第一端部包围所述枢转轴线；以及第二相对端部，当隔断器臂安装在其操作位置时，该第二相对端部布置在凸轮14与阀杆31之间。在本文档的其余部分，将参考隔断器臂22的枢转轴线，该枢转轴线是能够包围固定到汽缸盖的枢转轴Y的圆柱形环的轴线。当隔断器臂安装在其操作位置时，隔断器臂的枢转轴线22与枢转轴Y对齐。

如图2和图3所示，隔断器臂20包括致动臂23，该致动臂通过环在第一端部21a延伸并且通过接触头24在相对第二端部21b延伸。隔断器臂的轴线23a与致动臂23的轴线对齐。一旦隔断器臂安装在汽缸盖中的其操作位置，所述接触头24即布置在凸轮14与阀杆31的头30之间。

所述接触头24包括面向凸轮14的接触顶面25以及面向阀杆31的相反的邻接底面26。

形成接触顶面25，以便在所述凸轮的旋转移位期间保持与凸轮14的基本上永久接触。

顶面25基本上呈凹面，也就是，所述顶面具有指向底面26的曲率。根据图2和图3中提供的实施例，顶面25具有与基本上平行于隔断器臂20的枢转轴线22的轴线22b一致的单一曲率。顶面25的所述曲率能够允许凸轮与隔断器臂的接触头的所述顶面之间的基本上永久接触。

如图4所示，通过优选的方式，顶面具有与平行于枢转轴线22的横向轴线一致的宽度，该宽度不同于凸轮的宽度。顶面的宽度可大于凸轮的宽度，以便确保凸轮与隔断器臂之间的接触使得所述接触减少。顶面的宽度可小于凸轮的宽度，以使得隔断器臂更动态地操作并因此使得凸轮更动态地操作。这样，尽管在发动机操作期间产生可能造成凸轮与隔断器臂之间发生与横向轴线一致的相对位移的振动，两个元件将始终保持彼此接触。

在凸轮14的旋转期间，凸轮14与顶面25之间的接触在顶面的表面上移动。因此，必须尽最大可能地减少凸轮与隔断器臂之间发生摩擦。优选地，所述顶面被具有低摩擦系数的滑动材料覆盖。该材料可为例如DLC(类金刚石碳)涂层，所述涂层在干燥状态下具有约0.1(介于0.8和1.8之间)的摩擦特性和约0.02μm的粗糙度Ra。

优选地，顶面由硬度大于或等于55HRC(罗氏硬度)的钢制成。

形成邻接底面26，以在阀杆根据阀杆24的轴线平移移动期间与阀杆31的头30保持接触。

隔断器臂的接触头包括面向凸形阀杆的底面，也就是说，底面26具有指向顶面25的曲率。

底面26具有第一主曲率27，该第一主曲率指向顶面并且与基本上平行于隔断器臂的枢转轴线22的曲率轴线22a一致。所述曲率能够允许底面26与阀杆的头30之间的基本上恒定的接触。优选地，底面的主曲率27的半径27a可基本上围绕致动臂23的轴线23a从所述底面的第一纵向端部26a到相对纵向端部26b变化。曲率的半径可例如从第一纵向端部26a的最小值增大，直到曲率值大于相对纵向端部26b。这样，凸轮邻接抵靠接触头能够产生符合阀杆的所需滑动轮廓的精确滑动操作。术语“滑动轮廓”旨在被理解成所述滑动操作的不同加速或减速阶段。

曲率轴线22a也可在保持与枢转轴线22平行的同时通过移位发生变化。

接触头的底面具有第二曲率28，该第二曲率与基本上平行于致动臂23的轴线23a的曲率轴线28a一致。所述曲率轴线28a因此可与致动臂的轴线23a具有偏离角。

第二曲率的曲率半径也可根据横向轴线从第一横向端部到第二相对横向端部发生变化，如同曲率轴线可例如在保持与致动臂的轴线23a基本上平行的同时通过移位发生变化。

根据图3中提供的实施例，第二曲率具有围绕曲率轴线28a基本上恒定的曲率半径。优选地，第二曲率的曲率半径基本上大于主曲率的曲率半径。

围绕平行于隔断器臂的枢转轴线22的轴线22a的第一主曲率27与围绕横向于枢转轴线22的轴线的第二曲率28的关联也导致底面26具有围绕致动臂的轴线23a变化的曲率。

优选地，接触头的底面26由硬度大于55HRC的钢制成。

阀(未示出)的回位弹簧在隔断器臂的方向上驱动阀杆，并且有助于保持阀杆的头30与隔断器臂的邻接底面26接触。因此在凸轮14与隔断器臂20之间以及在隔断器臂与阀杆31的头30之间建立基本上永久的接触。

优选地，底面26的表面也被具有低摩擦系数的滑动材料覆盖，所述滑动材料可为DLC。

没有负载施加至隔断器臂22，因此其移动必须尽可能顺畅，以在凸轮14与阀杆24之间传输负载时不产生另外的负载。

隔断器臂包括位于致动臂23的第一端部21a的环40，该环包围与凸轮轴20的轴线基本上平行的枢转轴Y。所述枢转轴线为保持隆起51的自由端50的一部分。环40的内径基本上大于保持隆起51的枢转轴Y的外径。所述保持隆起包括例如保持构件52，该保持构件由固定装置固定到汽缸盖的壁元件以便旋转地固定。所述固定装置优选地为固定螺钉，该固定螺钉延伸通过穿过所述保留构件形成的固定孔53并且被引入汽缸盖的孔中。

保持环40优选地为具有周边壁41的圆柱形，所述周边壁具有径向厚度。所述环借助于接触表面42b来包围枢转轴Y。

根据图2和图3，保持环40包括延伸穿过所述环的周边壁41的厚度的径向开口43。所述开口在环的自由外表面部分中打开。所述开口可例如由环的自由外表面部分42a上的径向孔形成，所述环不在隔断器臂的致动臂的延伸部分。所述开口43允许润滑液从环40的外部传输直到环的内接触表面42b。

保持环还可包括位于环的周向边缘45处的凹口44。所述凹口也允许润滑液被带向环的内接触表面42b。

如图5中所示，隔断器臂被定位成以最佳方式将凸轮14的旋转移动转变为抵靠阀杆31的头30的邻接移动，而无需将元件固定到阀杆的所述头30，从而允许减少所涉及的质量并且改善阀的操作以及因此改善发动机的操作。

隔断器臂优选地由轻质合金钢制成。

根据图5，用于致动阀的装置布置在热力发动机的汽缸盖的腔室11中。隔断器臂被安装成可围绕枢转轴Y枢转地移动，枢转轴Y固定到汽缸盖的壁元件以便旋转地固定，所述枢转轴Y为固定到汽缸盖的壁元件的保持隆起51的一部分。在发动机操作期间，致使凸轮轴旋转，并且凸轮14借助于其顶面移动至邻接抵靠隔断器臂20并且在阀的方向上驱动所述隔断器臂的接触头24。因此导致隔断器臂围绕枢转轴Y旋转并且允许将邻接负载传输到阀杆的头。以滑动方式驱动所述阀杆31朝向汽缸的腔室，以打开气体管道。凸轮14随后释放与隔断器臂20的接触。阀的回位弹簧因此在相对方向上使阀杆31排斥隔断器臂的接触头且排斥凸轮。阀杆的滑动轮廓(也就是，移动的加速/减速)完全由围绕隔断器臂的底面的曲率的致动臂轴线的曲率变化限定。

当凸轮14移动至与接触头邻接时，第二曲率允许相对于阀杆31的轴线产生横向负载，以便驱动阀杆朝向汽缸的燃烧室；所述横向负载可因此使阀杆产生旋转，并因此使阀围绕其轴线旋转。

在汽缸盖的腔室11中，通过以不同的供给坡道(未示出)引入油而形成油雾。油因此可穿过径向开口43或经由环40的凹口44，以便润滑环的内接触表面42b。在其作用下，隔断器臂20上并未产生负载。环与枢转轴线之间的接触需要最少的润滑，无需任何专用的油引入管道。

油还可沉积在隔断器臂的接触头的顶面25上，并且允许对隔断器臂与凸轮之间的接触进行润滑。沉积的涂层还允许减少两个元件之间发生摩擦。

本发明的目标得以实现：用于致动阀的装置能够通过易于制造且质量较小的隔断器臂20使得凸轮14与阀杆31的头30之间的接触更可靠。所述隔断器臂20被安装成可通过围绕枢转轴Y以操作间隙枢转地移动，所述枢转轴Y简单地固定到汽缸盖。隔断器臂20允许控制阀的滑动并且致使阀旋转。

当然，本发明不仅限于以实例方式在上文描述的这种版本的实施例；而是它还包括其所有变体。因此，具体地讲，在不偏离本发明范围的情况下，可以在致动臂与枢转轴线之间添加减少摩擦的装置，例如轴承。还可以提供纵向止挡件来代替汽缸盖的横向壁元件。所述纵向止挡件能够防止隔断器臂的致动臂出现过大的轴向移位，该过大的轴向移位能够中断凸轮与隔断器臂之间或隔断器臂与阀杆的头之间的接触。

Claims (8)

1.一种借助于凸轮轴(14)来致动机动车辆的热力发动机的汽缸盖中的阀的装置(10)的隔断器臂(20)，所述凸轮轴布置在所述发动机的汽缸盖中，

所述隔断器臂包括：

-致动臂(23)，所述致动臂沿着轴线(23a)纵向延伸并且在第一端部处可围绕枢转轴线(22)枢转地移动，

-以及接触头(24)，所述接触头布置在所述凸轮轴的凸轮(14)与阀(32)之间，该接触头使与所述致动臂的第一端部相对的第二端部延伸，

所述隔断器臂的特征在于，所述接触头包括面向所述阀(32)的底面(26)，所述底面基本上呈凸面、包括围绕与所述枢转轴线(22)基本上平行的轴线的第一曲率(27)和基本上围绕曲率轴线(28a)的第二曲率，该第一曲率围绕所述致动臂(23)的轴线变化，所述曲率轴线能在保持与致动臂的轴线(23a)基本上平行的同时从第一横向端部移位到第二相对横向端部。

2.如权利要求1所述的隔断器臂(20)，其特征在于，所述隔断器臂的所述接触头(24)包括顶面(25)，所述顶面与所述底面(26)相反并且面向所述凸轮轴的所述凸轮(14)，所述顶面为凹面并且具有单一曲率。

3.如权利要求2所述的隔断器臂(20)，其特征在于，所述顶面的所述曲率与基本上平行于所述枢转轴线(22，Y)的轴线一致。

4.如权利要求2或3所述的隔断器臂(20)，其特征在于，所述隔断器臂的所述接触头(24)的所述顶面(25)被具有低摩擦系数的滑动材料覆盖。

5.如权利要求2或3所述的隔断器臂(20)，其特征在于，所述隔断器臂的所述接触头(24)的所述顶面(25)包括与所述枢转轴线(22)一致的宽度，所述宽度不同于所述凸轮轴的所述凸轮(14)的宽度。

6.如权利要求1至3中任一项所述的隔断器臂(20)，其特征在于，所述隔断器臂包括位于所述致动臂(23)的第一端部处的接合环(40)，所述环能够借助于接触表面(42b)来包围所述枢转轴线(22)。

7.如权利要求6所述的隔断器臂(22)，其特征在于，所述环(40)包括径向开口(43)，所述径向开口延伸穿过所述环的厚度，以便将润滑液带向所述接触表面(42b)。

8.如权利要求6所述的隔断器臂(22)，其特征在于，所述隔断器臂包括位于所述环(40)的周向边缘的凹口(44)。

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