CN112648038A - 一种摇臂轴及摇臂总成 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种摇臂轴及摇臂总成，摇臂轴包括可伸入摇臂的轴孔中的摇臂轴本体，摇臂轴本体的内部设有主油道和至少一组支油道，主油道沿摇臂轴本体的轴向延伸，单组支油道包括具有预设夹角的摇臂轴头部油道和摇臂轴尾部油道；摇臂轴头部油道一端与主油道连通，另一端延伸至摇臂轴本体的外表面以向摇臂头部油道供润滑油；摇臂轴尾部油道一端与主油道连通，另一端延伸至摇臂轴本体的外表面以向摇臂尾部油道供润滑油。本申请提供的摇臂轴能够得到良好润滑，并且简化了摇臂总成的结构。

Description

一种摇臂轴及摇臂总成

技术领域

本申请涉及内燃机配气机构技术领域，更具体地说，涉及一种摇臂轴及摇臂总成。

背景技术

内燃机配气机构的工作原理是：凸轮轴的进排气凸轮的凸起部分在旋转过程中，推动推杆做周期性的直线往复运动，经过摇臂，将力和位移传递给气门压板，并进一步推动进气门和排气门开启，气门在气门弹簧的作用下复位关闭。

摇臂总成通常包括摇臂、摇臂轴、摇臂衬套以及调节螺钉等。摇臂的磨损主要包括以下四处：摇臂头部与气门压板之间的相对运动为滑动，有滑动摩擦副；摇臂内孔与摇臂轴的相对运动为转动，配合面间有滑动摩擦副；摇臂尾部与推杆凹座相对运动为转动，接触面有滑动摩擦副；同一个摇臂上套设有两个以上摇臂，各摇臂的运动节奏不同步，相邻两个摇臂的端面贴合，并且会产生相对运动，使得相邻摇臂之间有滑动摩擦副。

现有的摇臂总成为了保证良好的耐磨性，通常结构较为复杂，会在摩擦区域额外设置耐磨零件，例如，在摇臂头部嵌入耐磨块，在摇臂的轴孔与摇臂轴之间安装摇臂衬套。复杂的结构导致了零件数量多，零件成本高，装配工艺复杂，产品可靠性降低等缺点。

综上所述，如何提供一种结构简单且不易磨损的摇臂总成，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的是提供一种摇臂轴，其能够为摇臂提供良好的润滑性，简化了摇臂总成的结构。本申请的另一目的是提供一种包括上述摇臂轴的摇臂总成。

为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

一种摇臂轴，包括：

可伸入摇臂的轴孔中的摇臂轴本体，所述摇臂轴本体的内部设有主油道和至少一组支油道，所述主油道沿所述摇臂轴本体的轴向延伸，单组所述支油道包括具有预设夹角的摇臂轴头部油道和摇臂轴尾部油道；所述摇臂轴头部油道一端与所述主油道连通，另一端延伸至所述摇臂轴本体的外表面以向摇臂头部油道供润滑油；所述摇臂轴尾部油道一端与所述主油道连通，另一端延伸至所述摇臂轴本体的外表面以向摇臂尾部油道供润滑油。

可选的，还包括底部油道，所述底部油道设于所述摇臂轴本体的中部，所述底部油道沿所述摇臂轴本体的径向延伸，所述底部油道一端与所述主油道连通，另一端延伸至所述摇臂轴本体的外表面。

可选的，所述摇臂轴本体的外表面设有轴向油槽，所述轴向油槽沿所述摇臂轴本体的轴向延伸，所述轴向油槽与所述支油道的出油口连通。

可选的，所述支油道有三组，所述轴向油槽与中间一组所述支油道的出油口连通。

可选的，所述预设夹角大于90度且小于180度。

可选的，所述摇臂轴本体的两端均设有安装孔。

可选的，所述摇臂轴本体的两端各设有一个安装孔，所述主油道的两端分别延伸至两个所述安装孔。

可选的，所述支油道还包括设于所述摇臂轴本体外表面的周向油槽，所述周向油槽沿所述摇臂轴本体的周向延伸，所述周向油槽与所述支油道的出油口连通。

可选的，所述周向油槽的中部与所述支油道的出油口连通。

一种摇臂总成，包括：摇臂和上述任意一种摇臂轴，所述摇臂轴与所述摇臂的轴孔间隙配合。

通过上述方案，本申请提供的摇臂轴和摇臂总成的有益效果在于：

本申请提供的摇臂轴包括可伸入摇臂的轴孔中的摇臂轴本体，摇臂轴本体的内部设有主油道和至少一组支油道，主油道沿摇臂轴本体的轴向延伸，单组支油道包括具有预设夹角的摇臂轴头部油道和摇臂轴尾部油道。

在工作过程中，主油道中的润滑油通过摇臂轴头部油道流动至摇臂轴本体的外表面，并进入摇臂头部油道，来为摇臂头部摩擦面提供润滑油；同时，主油道中的润滑油还通过摇臂轴尾部油道流动至摇臂轴本体的外表面，并进入摇臂尾部油道，来为摇臂尾部摩擦面提供润滑油。润滑油填充各接触副的间隙，产生润滑油膜，使相对运动的两个零件不直接接触，通过油膜来传递支撑力，且流动的润滑油膜可以源源不断带走由摩擦产生的热量，避免零件过热产生力学性能衰减，保障了摇臂轴和摇臂的正常工作。

由于支油道使得摇臂的摩擦副得到良好的润滑，降低了磨损，因此摇臂可以省略现有技术中的耐磨嵌块。另外，考虑到摇臂的运动方式为摆动，且摆动角度较小，相对于旋转运动，对耐磨性要求较低，通过上述合理的润滑方式，产生足够的油膜厚度以降低磨损，可以在良好的润滑条件和耐磨性的情况下，省略摇臂轴孔和摇臂轴之间的衬套。

因此，本申请提供的技术方案实现了简化摇臂总成结构，简化装配工艺，降低零件成本，提高产品可靠性的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种摇臂第一视角的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种摇臂第二视角的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种摇臂的主视图；

图4为本申请实施例提供的一种摇臂的内部油道的结构图；

图5为本申请实施例提供的一种摇臂轴第一视角的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种摇臂轴第二视角的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的一种摇臂轴的内部油道的结构图；

图8为本申请实施例提供的一种摇臂总成的结构图。

图中的附图标记为：摇臂1、摇臂本体11、摇臂头部111、摇臂中部112、摇臂尾部113、轴孔12、摇臂头部摩擦面13、摇臂尾部摩擦面14、摇臂头部油道15、摇臂头部第一油道151、摇臂头部第二油道152、摇臂尾部油道16；摇臂轴2、摇臂轴本体21、主油道22、支油道23、摇臂轴头部油道231、摇臂轴尾部油道232、周向油槽233、底部油道24、轴向油槽25、安装孔26；推杆3、气门压板4、气门5。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参考图1至图4，本申请提供的摇臂1可以为进气摇臂、或排气摇臂、或喷油器摇臂，摇臂1包括摇臂本体11，摇臂本体11设有轴孔12，摇臂本体11具有摇臂头部摩擦面13和摇臂尾部摩擦面14，摇臂本体11的内部设有摇臂头部油道15和摇臂尾部油道16。

具体的，摇臂本体11包括摇臂头部111、摇臂中部112和摇臂尾部113，摇臂中部112位于摇臂头部111和摇臂尾部113的中间，摇臂本体11为一体式结构具体指：摇臂头部111、摇臂中部112和摇臂尾部113为一体式结构，三者的材料相同。

轴孔12设置在摇臂本体11的中部，摇臂本体11通过轴孔12套设在摇臂轴2的外周。

摩擦面指摇臂1上与其他部件相互接触且具有相对位移的表面；其中，摇臂头部摩擦面13用于与气门压板4滑动配合，摇臂头部摩擦面13具体设置在摇臂头部111；摇臂尾部摩擦面14用于与推杆3滑动配合，摇臂尾部摩擦面14具体设置在摇臂尾部113。

摇臂头部油道15从轴孔12延伸到摇臂头部摩擦面13，使得润滑油能够从轴孔12流动至摇臂头部摩擦面13；摇臂尾部油道16从轴孔12延伸到摇臂尾部摩擦面14，使得润滑油能够从轴孔12流动至摇臂尾部摩擦面14。

上述结构的摇臂1的有益效果在于：其具有良好的润滑效果，并且采用一体式结构，无需设置在摇臂轴2轴孔12中设置衬套，无需设置耐磨镶块，结构简单，装配便捷，成本较低。

可选的，在一种实施例中，摇臂头部油道15的轴线与摇臂尾部油道16的轴线在轴孔12的内部相交于一点。具体的，摇臂头部油道15与摇臂尾部油道16轴线相交，表示两个油道共面，便于与摇臂轴2上的出油孔相匹配。

可选的，在一种实施例中，摇臂头部摩擦面13为圆弧面。具体的，摇臂1与气门压板4之间的相对滑动方向始终与摇臂头部111的摩擦面相切，能够降低摩擦阻力。

可选的，为了提高摇臂本体11的耐磨性，摩擦面可以进行热处理，例如，在加工后对摇臂头部摩擦面13采取合适的热处理工艺。

可选的，在一种实施例中，摇臂头部摩擦面13为摇臂头部111的底部表面，其能够推动气门压板4向下移动；相应的，摇臂头部油道15包括摇臂头部第一油道151和摇臂头部第二油道152，摇臂头部第一油道151从轴孔12延伸至摇臂本体11的摇臂头部111的侧部端面，摇臂头部第二油道152的上端与摇臂头部第一油道151的中部区域连通，摇臂头部第二油道152的下端延伸至摇臂头部111的底部表面。具体的，考虑到油道中的润滑油具有一定的油压，该种结构的摇臂头部油道15在工作过程中，摇臂头部第二油道152直接向摇臂头部摩擦面13提供润滑油，摇臂头部第一油道151可以将多余的润滑油排出。

可选的，在一种实施例中，摇臂本体11设有摇臂尾部通孔，摇臂尾部摩擦面14为摇臂尾部通孔的内侧壁。具体的，摇臂本体11通过摇臂尾部通孔套设于推杆3的外周，推杆3可以对摇臂1的转动方向进行约束，起到限位作用。

可选的，在一种实施例中，摇臂尾部油道16从轴孔12延伸至摇臂本体11的外表面，并且摇臂尾部油道16的中部从摇臂尾部通孔穿过。具体的，此时摇臂尾部油道16被轴孔12划分为两部分，两部分分别为摇臂尾部第一油道和摇臂尾部第二油道，二者轴线共线，摇臂尾部第一油道从轴孔12延伸至摇臂尾部通孔，摇臂尾部第二油道从摇臂尾部通孔延伸至摇臂尾部113的侧部端面，摇臂尾部第二油道可以将多余的润滑油排出。

可选的，在一种实施例中，轴孔12的内侧壁设有网纹结构，并且匹配合适的粗糙度，网纹结构具有多个细小凹坑，便于润滑油膜的形成，并且可以储油，降低摩擦系数，避免干摩擦。

可选的，在一种实施例中，轴孔12的端面从摇臂本体11的表面凸出，当多个摇臂1套设在同一个摇臂轴2外部后，相邻摇臂1的轴孔12的端面相接触进行摩擦，此时轴孔12内部的润滑油可以直接沿着轴孔12与摇臂轴2之间的缝隙流出，填充相邻摇臂1的轴孔12端面之间的缝隙，对摇臂1的端面进行润滑。

请参考图5至图7，本申请提供的摇臂轴2包括摇臂轴本体21，摇臂轴本体21能够伸入摇臂1的轴孔12中，摇臂轴本体21的内部设有主油道22和至少一组支油道23，支油道23的组数可以与单个摇臂轴2上设置的摇臂1数量保持一致。主油道22沿摇臂轴本体21的轴向延伸。

单组支油道23包括两个径向油道，两个径向油道分别为摇臂轴头部油道231和摇臂轴尾部油道232，二者均沿摇臂轴本体21的径向延伸，并且二者具有预设夹角。另外，摇臂轴头部油道231一端与主油道22连通，另一端延伸至摇臂轴本体21的外表面，并且与摇臂头部油道15对应，从而为摇臂头部油道15提供润滑油，使得润滑油润滑摇臂1与气门压板4之间的摩擦副；摇臂轴尾部油道232一端与主油道22连通，另一端延伸至摇臂轴本体21的外表面，并且与摇臂尾部油道16对应，以便向摇臂尾部油道16提供润滑油，使得润滑油润滑摇臂1与推杆3之间的摩擦副。

上述结构的摇臂轴2在工作过程中，来自内燃机润滑系统的润滑油首先流入主油道22，在油压作用下，分别进入摇臂轴头部油道231和摇臂尾部油道16，进而对摇臂1进行良好的润滑，避免摇臂1磨损。

可选的，在一种实施例中，摇臂轴2还包括轴向油槽25，轴向油槽25设置在摇臂轴本体21的外表面，并且沿摇臂轴本体21的轴向延伸，轴向油槽25与支油道23的出油口连通。具体的，轴向油槽25保证在宽度方向的油膜厚度分布均匀。另外，当同一个摇臂轴2外部套设多个摇臂1，且轴向油槽25的长度大于单个摇臂1的厚度时，轴向油槽25还可以润滑相邻摇臂1的端面之间的缝隙。

可选的，在一种实施例中，支油道23有三组，轴向油槽25与中间一组支油道23的出油口连通，出油口指径向油道与摇臂轴本体21外表面的相交位置，轴向油槽25可以与任意一个径向油道连通。对于摇臂轴2上设置三个摇臂1的情况，两侧的摇臂1分别为进气摇臂和排气摇臂，中部的摇臂1为喷油器摇臂，由于中部的摇臂1负荷更大，因此可以将轴向油槽25设置在中部的支油道23上，来提高摇臂轴2中部的润滑效果。

可选的，在一种实施例中，摇臂轴2还包括底部油道24，底部油道24沿摇臂轴本体21的径向延伸，底部油道24一端与主油道22连通，另一端延伸至摇臂轴本体21的外表面。具体的，底部油道24的润滑油填充摇臂轴2与摇臂1的轴孔12之间的缝隙。另外，考虑到摇臂轴2中部的负荷更大，因此优选底部油道24设于摇臂轴本体21的中部，进一步提高摇臂轴2中部的润滑效果。

可选的，在一种实施例中，考虑到摇臂头部摩擦面13和摇臂尾部摩擦面14分布在摇臂1的两端，预设夹角采用钝角，预设夹角大于90度且小于180度，更方便润滑油从摇臂轴2的油道进入到摇臂1的油道中。

可选的，在一种实施例中，摇臂轴本体21的两端均设有安装孔26。具体，在安装时，两个安装孔26各穿过一个安装轴，实现摇臂轴本体21的固定。

可选的，在一种实施例中，摇臂轴本体21的两端各设有一个安装孔26，主油道22的两端分别延伸至两个安装孔26。具体的，安装孔26可以作为主油道22的进油口。在实际应用中，可以将一个安装孔26作为主油道22的进油口，将另一个安装孔26封闭。

可选的，在一种实施例中，支油道23还包括周向油槽233，周向油槽233设置在摇臂轴本体21的外表面，并且沿摇臂轴本体21的周向延伸，周向油槽233与支油道23的出油口连通，周向油槽233可以与任意一个径向油道连通。具体的，周向油槽233保证在摇臂1摆动角度的范围内，润滑油可以低流阻进入摇臂1内部的油道中。

可选的，在一种实施例中，考虑到摇臂1需要绕摇臂轴2上下摆动，为了保障摇臂1向上、向下摆动过程中，润滑油均能够从摇臂轴2的油道进入到摇臂1的油道中，周向油槽233的中部与支油道23的出油口连通，即周向油槽233在支油道23的出油口的周向两侧均有分布。可以理解的，此处的支油道23可以为任意一个径向油道。优选每一个径向油道的出油口均设置有周向油槽233。

可选的，在一种实施例中，摇臂轴2的外表面为热处理后的表面，摇臂轴2外表面在机加工以后，采用热处理，提高表面耐磨能力。

在实际设计时，可以通过GT-Suite进行润滑油膜分析，计算出最合理的摇臂轴2与摇臂1配合间隙，以确定摇臂1的轴孔12的孔径及公差，确定摇臂轴2的外径及公差，并得出合理的润滑油道布置方案。可以通过Ansys分析，得出摇臂1和摇臂轴2整体的应力分布情况，在满足疲劳强度和刚度需要的前提下，得出轻量化的设计结构。

请参考图8，本申请还提供了一种摇臂总成，该摇臂总成包括摇臂1和摇臂轴2，其中，摇臂1可以为上述任意一种摇臂1，摇臂轴2可以为上述任意一种摇臂轴2，摇臂轴2与摇臂1的轴孔12间隙配合，二者之间不设置衬套。

可选的，摇臂总成还可以包括凸轮、推杆3和气门压板4，凸轮的外轮廓与推杆3的下端贴合，推杆3的上端与摇臂1的摇臂尾部摩擦面14配合，气门压板4与摇臂1的摇臂头部摩擦面13配合。在工作过程中，凸轮旋转并推动推杆3做周期性的直线往复运动，经过摇臂1将力和位移传递给气门压板4，并进一步推动气门5开启，气门5在气门弹簧的作用下复位关闭。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本申请所提供的摇臂轴及摇臂总成进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种摇臂轴(2)，其特征在于，包括：

可伸入摇臂(1)的轴孔(12)中的摇臂轴本体(21)，所述摇臂轴本体(21)的内部设有主油道(22)和至少一组支油道(23)，所述主油道(22)沿所述摇臂轴本体(21)的轴向延伸，单组所述支油道(23)包括具有预设夹角的摇臂轴头部油道(231)和摇臂轴尾部油道(232)；所述摇臂轴头部油道(231)一端与所述主油道(22)连通，另一端延伸至所述摇臂轴本体(21)的外表面以向摇臂头部油道(15)供润滑油；所述摇臂轴尾部油道(232)一端与所述主油道(22)连通，另一端延伸至所述摇臂轴本体(21)的外表面以向摇臂尾部油道(16)供润滑油。

2.根据权利要求1所述的摇臂轴(2)，其特征在于，还包括底部油道(24)，所述底部油道(24)设于所述摇臂轴本体(21)的中部，所述底部油道(24)沿所述摇臂轴本体(21)的径向延伸，所述底部油道(24)一端与所述主油道(22)连通，另一端延伸至所述摇臂轴本体(21)的外表面。

3.根据权利要求1所述的摇臂轴(2)，其特征在于，所述摇臂轴本体(21)的外表面设有轴向油槽(25)，所述轴向油槽(25)沿所述摇臂轴本体(21)的轴向延伸，所述轴向油槽(25)与所述支油道(23)的出油口连通。

4.根据权利要求3所述的摇臂轴(2)，其特征在于，所述支油道(23)有三组，所述轴向油槽(25)与中间一组所述支油道(23)的出油口连通。

5.根据权利要求1所述的摇臂轴(2)，其特征在于，所述预设夹角大于90度且小于180度。

6.根据权利要求1所述的摇臂轴(2)，其特征在于，所述摇臂轴本体(21)的两端均设有安装孔(26)。

7.根据权利要求6所述的摇臂轴(2)，其特征在于，所述摇臂轴本体(21)的两端各设有一个安装孔(26)，所述主油道(22)的两端分别延伸至两个所述安装孔(26)。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的摇臂轴(2)，其特征在于，所述支油道(23)还包括设于所述摇臂轴本体(21)外表面的周向油槽(233)，所述周向油槽(233)沿所述摇臂轴本体(21)的周向延伸，所述周向油槽(233)与所述支油道(23)的出油口连通。

9.根据权利要求8所述的摇臂轴(2)，其特征在于，所述周向油槽(233)的中部与所述支油道(23)的出油口连通。

10.一种摇臂总成，其特征在于，包括摇臂(1)和权利要求1至9任意一项所述的摇臂轴(2)，所述摇臂轴(2)与所述摇臂(1)的轴孔(12)间隙配合。

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