CN111485968A - 凸轮轴跟随机构 - Google Patents

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Abstract

一种随动机构包括外杯，所述外杯具有基本上圆柱的侧壁、设置在所述侧壁的第一端处的环形唇部、以及设置在侧壁上的环形壁架，所述环形壁架设置在横向于所述跟随机构的纵向中心轴线的平面中。内杯包括从其向外延伸的环形唇部和一对轴孔口，并且内杯设置在外杯中，使得唇部抵接外杯的环形壁架并通过外杯的环形唇部不可旋转地固定到环形壁架，外杯的环形唇部抵接内杯的唇部。轴接收在轴孔口中，并且滚子跟随件可旋转地容纳在轴上，使得滚子跟随件的一部分轴向向外延伸超过外杯的环形唇部。

Description

凸轮轴跟随机构
本申请要求2019年1月25日提交的美国临时专利申请No.62/796,929的优先权，其公开内容通过引用合并于此。
技术领域
本发明总体上涉及跟随机构。更具体地，本发明涉及跟随机构的设计和组装方法及其相关的对准装置。
背景技术
跟随机构通常用于内燃机的气门机构中，以将运动从发动机的凸轮轴传递到一个或多个进气阀或排气阀。当凸轮轴旋转时，跟随机构从凸轮轴上的相应凸角(lobe)接收侧向力和向下力，但仅将向下力传递给阀以打开和/或关闭阀。跟随机构因此减少了弯曲或以其他方式损坏阀的阀杆的可能性。同样，跟随机构通常用在凸轮轴驱动的高压燃料泵中，该燃料泵用在汽油直接喷射(GDI)系统中。
现有的铲斗式(bucket-type)随动机构通常包括冲压或冷成型的铲斗。滚子跟随件通常被支撑在直接固定在铲斗的轴上，例如通过铆接、型锻等。这样，铲斗是承载构件，因此需要热处理和诸如磨削的操作。同样，跟随机构通常具有某种形式的对准装置，该对准装置承载在由铲斗限定的孔中，从而防止跟随机构在相应的孔内旋转。已知的对准装置的一个示例是蘑菇形销，其固定在跟随机构的铲斗的孔口中。这种销由于形状复杂而可能难以制造。同样，铲斗的所需热处理会引起容纳对准装置的孔口的变形，从而使组装复杂化。这样的对准装置通常通过过盈配合固定在它们相应的孔口中。
本发明认识并解决了现有技术结构和方法的考虑。
发明内容
本公开的一个实施例提供了一种跟随机构，其可在孔内沿所述孔的纵向中心轴线移动，所述机构包括：外杯，其具有限定了基本上圆柱的侧壁的内表面和外表面、设置在所述侧壁的第一端处的第一环形唇部、以及设置在所述侧壁的内表面上的环形壁架，所述环形壁架设置在横向于所述跟随机构的纵向中心轴线的平面中；内杯，其包括从其向外延伸的环形唇部和一对轴孔口，所述内杯设置在所述外杯中，使得所述内杯的唇部抵接所述外杯的环形壁架并通过所述外杯的环形唇部不可旋转地固定到所述环形壁架，所述外杯的环形唇部抵接所述内杯的唇部；轴，其具有第一端和第二端，所述第一端和所述第二端中的每一个设置在所述轴孔口中的一个对应轴孔口中；和滚子跟随件，其可旋转地容纳在轴上，使得滚子跟随件的一部分轴向向外延伸超过所述外杯的环形唇部。
本公开的另一个实施例提供了一种内燃机组件，其包括：汽缸盖，其包括孔；凸轮轴，其可旋转地支撑在所述气缸盖内，所述凸轮轴包括凸角；燃料泵，其包括泵杆；和跟随机构，其可滑动地设置在所述气缸盖的孔内。所述跟随机构包括：外杯，其具有限定了基本上圆柱的侧壁的内表面和外表面、设置在所述侧壁的第一端处的第一环形唇部、以及设置在所述侧壁的内表面上的环形壁架，所述环形壁架设置在横向于所述跟随机构的纵向中心轴线的平面中；内杯，其包括从其向外延伸的环形唇部和一对轴孔口，所述内杯设置在所述外杯中，使得所述内杯的唇部抵接所述外杯的环形壁架并通过所述外杯的环形唇部不可旋转地固定到所述环形壁架，所述外杯的环形唇部抵接所述内杯的唇部；轴，其具有第一端和第二端，所述第一端和所述第二端中的每一个设置在所述轴孔口中的一个对应轴孔口中；和滚子跟随件，其可旋转地容纳在轴上，使得滚子跟随件的一部分轴向向外延伸超过所述外杯的环形唇部并且接触所述凸轮轴的至少一个凸角，所述燃料泵的泵杆接触所述内杯。
结合在本说明书中并构成本说明书一部分的附图示出了本发明的一个或多个实施例，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。
附图说明
在本说明书中参考附图提出了针对本领域的普通技术人员的本发明的完整而可行的公开，包括其最佳模式，在附图中：
图1A和1B是根据本公开的跟随机构的实施例的透视图；
图2是图1A和1B所示的跟随机构的分解透视图；
图3A、3B、3C和3D是图1A和1B所示的跟随机构的剖视图；
图4A和4B是图1A和1B所示的跟随机构的内杯的透视图；
图5是图1A和1B所示的跟随机构的外杯的透视图；和
图6是包括图1A和1B所示的跟随机构的高压燃料泵的局部剖视图。
在本说明书和附图中重复使用附图标记旨在表示根据本公开的本发明的相同或相似的特征或元件。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的当前优选实施例，其一个或多个示例在附图中示出。通过示例而非限制本发明的方式提供每个示例。实际上，对于本领域技术人员显而易见的是，可以在不脱离本发明的范围和精神的情况下对本发明进行修改和变型。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可以用于另一实施例以产生又一实施例。因此，意图是本发明覆盖落入所附权利要求及其等同物的范围内的这些修改和变型。
现在参考附图，如图1A至3D所示，根据本发明的跟随机构100的实施例包括基本圆柱的外杯120、容纳在其中的内杯140、由内杯140支撑的滚子跟随件160和延伸穿过形成在外杯120中的狭槽122的对准装置142。如图6所示，跟随机构100用于内燃机的高压燃料泵180中，但是跟随机构100也可以用于其他用途。当发动机的凸轮轴182旋转时，凸轮轴182的凸角184或连接到凸轮轴186的摇臂(未示出)接合跟随机构100的滚子跟随件160以将凸轮轴182的旋转运动转换成跟随件机构100在相应的气缸盖188的孔186内的线性运动。泵180的泵杆190位于跟随机构100内并与其连接，使得当跟随机构100在孔186内沿线性方向运动时，泵杆190通过弹簧192向左(如图所示)并且通过跟随机构100向右交替运动。来自凸轮轴182的力由此通过跟随机构100传递到泵180，使得仅在与泵杆190的运动基本相同的方向上的力作用在泵180上。另外，跟随机构100用作凸轮轴182与泵180之间的扭转振动隔离装置，以阻止传递旋转力。如图所示，对准装置142(图1A)是向外延伸的凸片，其一部分可滑动地容纳在由孔186的内壁限定的相应形状的对准凹槽(未示出)中。
另外参考图5，外杯120包括圆柱外表面124、与圆柱外表面基本同心的圆柱内表面126、以及限定在环形唇部128中用于可滑动地容纳对准装置142的狭槽122。如图所示，狭槽122为大致U形，其具有平坦的底边缘122a。但是，底边缘122a也可以是半圆形、弯曲等形状。外杯120优选地由低碳、中碳或高碳素钢或合金钢的金属板坯通过冲压工艺或使用多工位传递或逐行压力机的深冲工艺形成，其中，狭槽122优选地通过穿孔形成，尽管其可以机械加工或以其他方式切割到外杯120中。另外，外杯120包括在其相对端的每一个处形成的环形唇部128和134。环形唇部128在径向方向上比外杯120的其余侧壁薄，从而与之形成环形壁架130。在完全组装跟随机构100之前，环形唇部128平行于外杯120的纵向中心轴线132轴向向外延伸，而环形壁架130位于横向于纵向中心轴线132的平面中。当形成外杯120时，由于跟随滚子的其他部件优选地从设置有环形唇部128的端部放置到外杯120中，因此可以向内径向地初始形成环形唇部134。
另外参考图4A和4B，内杯140优选地包括侧壁144(该侧壁144包括两个相对的弯曲部143，在两个弯曲部143之间延伸有两个平行的侧部分155)，半球形的底部146，从侧壁144的上周边径向向外延伸的上唇部148，由侧壁144限定的一对轴孔口150，以及从侧壁的弯曲部143之一向外延伸的对准凸片142。如图1A、3A和3B最佳所示，当完全插入外杯120中时，内杯140的上唇部148靠在外杯120的环形壁架130上，并且对准凸耳142通过对准狭槽122向外延伸。注意，内杯140可以不倾斜地直接插入外杯120中，因为狭槽122在环形唇部128的周边处是敞开的，使得对准凸片142可以直接在其中滑动。注意，在替代实施例中，狭槽122可以被具有连续周边的孔口代替。
一旦完全插入外杯120中并通过对准凸片142旋转定位，内杯140就通过向内折叠环形唇部128(例如通过压接，旋转卷曲，冲孔成型等)而保持在其中，从而使上唇部148在环形唇部128和环形壁架130之间不可旋转地挤压。注意，如图3D所示，在替代实施例中，间隔件129可以位于环形唇部128和环形壁架130之间。间隔件129有助于确保唇部128和壁架130之间的任何潜在间隙被最小化。间隔件129优选地由塑料或类似材料形成。注意，由于外杯120不直接支撑滚子跟随件160的轴162，因此它不需要通常在已知跟随机构的外杯上执行的热处理过程。这样，便于在环形唇部128上执行的折叠/压接操作。然而，在出于磨损目的需要对外杯120进行热处理的那些应用中，热处理过程在形成对准槽122之后进行。接下来，在热处理过程之后并且在折叠、压接等之前，将环形唇部128向内覆盖，对环形唇部128进行回火以促进操作并帮助防止破裂。
优选地，内杯140通过冲压工艺或拉深工艺由金属板坯料形成，并且由于其直接支撑跟随机构100的轴162而经受热处理过程。最初，当形成内杯140时，侧壁144基本上是圆柱形的。然而，在热处理过程之前，形成平坦的侧部145，导致侧部145在两个相对的弯曲部143之间延伸。同样，在热处理过程之前，将轴孔口150穿透到内杯140的平坦侧部145中。在任何热处理过程之前，润滑孔口154也被穿透到内杯140的半球形底部146中。如图所示，对准凸片142包括圆化的远端，该圆化的远端相应地成形为形成在相应的气缸盖188(图6)中的对准凹槽(未示出)。尽管未示出，但是类似于第一实施例(图1A和1B)，半球形底部146的一部分可以被平坦化，从而形成垂直于跟随机构100的纵向中心轴线132的底壁。
如图2最佳所示，滚子跟随件160包括轴162、外座圈166和多个滚子164，该多个滚子164设置在轴162和外座圈166之间，使得座圈166可以绕轴162自由旋转。轴162的相对端容纳在内杯140的轴孔口150中。组装后，滚子跟随件160轴向向外延伸超过外杯120的顶部边缘，使得座圈166的外表面与凸轮轴182的相应凸角184接合，如图6所示。优选地，轴孔口150的直径略大于轴162的直径，使得轴162在其中自由旋转。替代地，轴162的相对端可以被打桩、型锻等到内杯140，使得防止相对于内杯140的旋转。请注意，当轴162在轴孔口150中自由旋转时，轴162的轴向运动受到两端与外杯120的内表面126的邻接的限制。注意，与先前讨论的实施例不同，内杯140的平行侧部155的平坦内表面消除了在辊164的相对端处对垫圈的需要。优选地，在外座圈166的相对端上设置环形斜切边缘168，使得外座圈166的整体尺寸最大化，但不与内杯140的圆化底角部接触。
尽管上面描述了本发明的一个或多个优选实施例，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可以对本发明进行各种修改和变型。本发明旨在覆盖落入所附权利要求及其等同物的范围和精神之内的这样的修改和变型。

Claims (15)

1.一种跟随机构，其在孔内沿所述孔的纵向中心轴线可移动，所述跟随机构包括：
外杯，其具有限定了基本上圆柱的侧壁的内表面和外表面、设置在所述侧壁的第一端处的第一环形唇部、以及设置在所述侧壁的内表面上的环形壁架，所述环形壁架设置在横向于所述跟随机构的纵向中心轴线的平面中；
内杯，其包括从其向外延伸的环形唇部和一对轴孔口，所述内杯设置在所述外杯中，使得所述内杯的唇部抵接所述外杯的环形壁架并通过所述外杯的环形唇部不可旋转地固定到所述环形壁架，所述外杯的环形唇部抵接所述内杯的唇部；
轴，其具有第一端和第二端，所述第一端和所述第二端中的每一个设置在所述轴孔口中的一个对应轴孔口中；和
滚子跟随件，其可旋转地容纳在轴上，使得滚子跟随件的一部分轴向向外延伸超过所述外杯的环形唇部。
2.根据权利要求1所述的跟随机构，其中，所述滚子跟随件还包括：
多个滚子和外座圈，
其中，所述多个滚子设置在所述轴的外表面和所述外座圈的内表面之间。
3.根据权利要求1所述的跟随机构，还包括：
限定在所述外杯的第一环形唇部中的狭槽，所述狭槽从第一环形唇部的上周边向下延伸；和
从所述内杯的侧壁向外延伸的对准装置，
其中，所述对准装置延伸穿过所述外杯的狭槽。
4.根据权利要求3所述的跟随机构，其中，所述对准装置是凸片。
5.根据权利要求3所述的跟随机构，其中，所述内杯的侧壁包括两个相对的弯曲部和在所述两个弯曲部之间延伸的两个平行的侧部，所述对准装置从所述弯曲部中的对应的一个弯曲部向外延伸。
6.一种内燃机组件，其包括：
汽缸盖，其包括孔；
凸轮轴，其可旋转地支撑在所述气缸盖内，所述凸轮轴包括凸角；
燃料泵，其包括泵杆；和
跟随机构，其可滑动地设置在所述气缸盖的孔内，包括：
外杯，其具有限定了基本上圆柱的侧壁的内表面和外表面、设置在所述侧壁的第一端处的第一环形唇部、以及设置在所述侧壁的内表面上的环形壁架，所述环形壁架设置在横向于所述跟随机构的纵向中心轴线的平面中；
内杯，其包括从其向外延伸的环形唇部和一对轴孔口，所述内杯设置在所述外杯中，使得所述内杯的唇部抵接所述外杯的环形壁架并通过所述外杯的环形唇部不可旋转地固定到所述环形壁架，所述外杯的环形唇部抵接所述内杯的唇部；
轴，其具有第一端和第二端，所述第一端和所述第二端中的每一个设置在所述轴孔口中的一个对应轴孔口中；和
滚子跟随件，其可旋转地容纳在轴上，使得滚子跟随件的一部分轴向向外延伸超过所述外杯的环形唇部并且接触所述凸轮轴的凸角，所述燃料泵的泵杆接触所述内杯。
7.根据权利要求6所述的内燃机组件，其中，所述滚子跟随件还包括：
多个滚子和外座圈，
其中，所述多个滚子设置在所述轴的外表面和所述外座圈的内表面之间。
8.根据权利要求6所述的内燃机组件，其中，还包括：
限定在所述外杯的第一环形唇部中的狭槽，所述狭槽从第一环形唇部的上周边向下延伸；和
从所述内杯的侧壁向外延伸的对准装置，
其中，所述对准装置延伸穿过所述外杯的狭槽。
9.根据权利要求6所述的内燃机组件，其中，所述对准装置是凸片。
10.根据权利要求6所述的内燃机组件，其中，所述内杯的侧壁包括两个相对的弯曲部和在所述两个弯曲部之间延伸的两个平行的侧部，所述对准装置从所述弯曲部中的对应的一个弯曲部向外延伸。
11.一种跟随机构，其在孔内沿所述孔的纵向中心轴线可移动，所述随动机构包括：
外杯，其具有第一端、第二端和在第一端和第二端之间延伸的具有内表面和外表面的侧壁，设置在所述侧壁的所述第一端处的第一环形唇部、以及设置在所述侧壁的内表面上的环形壁架，所述环形壁架设置在横向于所述跟随机构的纵向中心轴线的平面中；
内杯，其包括从其向外延伸的环形唇部和一对轴孔口，所述内杯设置在所述外杯中，使得所述内杯的唇部抵接所述外杯的环形壁架并且所述外杯的环形唇部抵接所述内杯的唇部；
轴，其具有第一端和第二端，所述第一端和所述第二端中的每一个设置在所述轴孔口中的一个对应轴孔口中；和
滚子跟随件，其可旋转地容纳在轴上，使得滚子跟随件的一部分轴向向外延伸超过所述外杯的环形唇部。
12.根据权利要求11所述的跟随机构，其中，所述滚子跟随件还包括：
多个滚子和外座圈，
其中，所述多个滚子设置在所述轴的外表面和所述外座圈的内表面之间。
13.根据权利要求11所述的跟随机构，还包括：
限定在所述外杯的第一环形唇部中的狭槽，所述狭槽从第一环形唇部的上周边向下延伸；和
从所述内杯的侧壁向外延伸的对准装置，
其中，所述对准装置延伸穿过所述外杯的狭槽。
14.根据权利要求13所述的跟随机构，其中，所述对准装置是凸片。
15.根据权利要求13所述的跟随机构，其中，所述内杯的侧壁包括两个相对的弯曲部和在所述两个弯曲部之间延伸的两个平行的侧部，所述对准装置从所述弯曲部中的对应的一个弯曲部向外延伸。
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US20160153321A1 (en) * 2014-11-27 2016-06-02 Aktiebolaget Skf Mechanical system forming a cam follower or a rocker arm, injection pump or valve actuator comprising such a mechanical system and method for manufacturing such a mechanical system
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