CN213316261U - 用于测量摇臂的分级工具和摇臂分级系统 - Google Patents

用于测量摇臂的分级工具和摇臂分级系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及用于测量摇臂的分级工具和摇臂分级系统。摇臂分级系统可包括分级工具。该分级工具可与摇臂一起使用，以测量摇臂的轮廓，并确定由此产生的气门升程。该分级工具可以包括：摇臂夹具，它包括枢轴销钉和气门销钉；凸轮夹具，它可以包括凸轮臂；凸轮销，它可以安装在凸轮臂上。摇臂可拆卸地安装在摇臂夹具上。摇臂可以在支承面上包括半径。凸轮销的凸轮边缘可以压靠在支承面上。可配置至少一个测量装置，其包括与波长检测装置配对的波长发射装置，并用以相对于枢轴销钉测量支承面的半径。

Description

用于测量摇臂的分级工具和摇臂分级系统
技术领域
本申请提供了一种分级工具，用于测量和分类摇臂总成，以减少升程变化。
背景技术
滚子摇臂受制于公差叠加。诸如更精确的制造和机械加工的技术可以减少滚子摇臂的变化，但这些技术可能很昂贵，并可能导致高报废量。
实用新型内容
本文所公开的装置通过可包括分级工具的摇臂分级系统，克服了上述缺点并改进了现有技术。该分级工具可以与摇臂一起使用，以测量摇臂的轮廓(外貌)，并确定由此产生的气门升程。该分级工具可以包括摇臂夹具，该摇臂夹具包括枢轴销钉(短柱，定位销)和气门销钉。凸轮夹具可以包括凸轮臂。凸轮销可以安装在凸轮臂上。摇臂可以可拆卸地安装在摇臂夹具上。摇臂可以在支承面(轴承面)上具有半径。凸轮销的凸轮边缘可以压靠所述支承面。包括与波长检测装置配对的波长发射装置的至少一个测量装置可以配置成相对于枢轴销钉测量支承面的半径。
作为替代，上述摇臂分级系统和分级工具可进一步包括固定在凸轮销上的配重，用以将凸轮边缘压向枢轴销钉和气门销钉。
作为替代，上述摇臂分级系统和分级工具可进一步包括位于凸轮销上的凸轮臂上方的凸缘(边沿，轮缘状部)。可配置引导臂来引导凸轮销。引导臂可以包括偏压表面。弹簧可被偏压在偏压表面和凸缘之间，以将凸轮边缘压向枢轴销钉和气门销钉。
作为替代，上述摇臂分级系统和分级工具可进一步包括配置为移动凸轮销的手柄。
作为替代，上述摇臂分级系统可进一步包括支承面上的半径。所述半径可以由支承轴上的轴承形成。轴承可以是滚子轴承。
作为替代，上述摇臂分级系统和分级工具可进一步包括测量装置，其配置用于相对于枢轴销钉测量支承面的半径。
作为替代，上述摇臂分级系统和分级工具可进一步包括安装在枢轴销钉和气门销钉之间的摇臂夹具中的参考(基准)销钉。
另外的目的和优点将在下面的描述中部分阐述，并且部分将从描述中显而易见，或者可以通过本实用新型的实践来习得。这些目的和优点也将通过所附权利要求中特别指出的元件和组合来实现和获得。
附图说明
图1A和1B是包括替代性分级工具的替代性摇臂分级系统的视图。
图2是与摇臂分级系统和摇臂分级工具兼容的摇臂的说明性视图。
图3是气门升程曲线的说明。
图4是摇臂分级的说明。
图5是替代性摇臂夹具的视图。
图6是摇臂夹具底座的视图。
图7A和7B是替代性摇臂夹具的视图。
图8是替代性凸轮夹具的视图。
具体实施方式
现在将详细描述附图中所示的示例。在可能的情况下，在附图中将使用相同的附图标记来表示相同或相似的零件。
公开了一种可用于精确测量滚子摇臂(“RRA”)组件轴承滚子位置的分级工具和摇臂分级系统的布置。此测量有助于对摇臂进行分级分类，以便当在发动机中装配相同等级的摇臂时，同一发动机的进气侧气门或排气侧气门的不同气门之间的气门升程变化将小得多。根据客户要求和发动机布局的数学传递函数选择分级尺寸。数学传递函数将滚子摇臂滚子位置的变化转化为气门升程的变化，从而使气门升程的变化由滚子位置的变化来控制。
例如，在图4中，测量装置可用于收集与摇臂分级系统中分级工具和摇臂相关的摇臂测量值。这些测量值可与可接受值或等级A-E相关联。在这些等级之外，摇臂被报废。
如图3所示，存在对摇臂进行分级的需求。气门升程曲线已变得越来越复杂。发动机可以提供从图3左侧所示的标准升程STD到右侧所示的各种可变气门升程曲线(CVVL)的气门升程曲线。可变气门升程曲线可以与燃烧技术相关联。与分级工具和摇臂分级系统兼容的摇臂甚至可以在升程曲线之间切换，例如通过驱动摇臂中的锁销或通过凸轮致动等方式来改变气门升程。
可以实现滚子摇臂组件滚子位置公差的精确控制，例如高达Ф0.02mm。滚子位置或其他支承面在气门升程中起着至关重要的作用。图2示出具有半径R的滚子轴承30的支承面。滚子轴承30可安装在以支承点BP为中心的轴上。摇臂20的枢轴端22可以包括容座211，用于座靠发动机中的机械或液压间隙调节器或其他枢轴点。当顶置凸轮在滚子轴承30上致动时，摇臂20经由容座211枢转，气门端21倾斜以致动座靠气门座201的气门。本领域中存在许多替代性的摇臂，包括那些具有空转弹簧、内外臂配对、失活机构、闩锁等的摇臂。通过选择支承面与枢轴位置的关系，可以控制气门升程。因此，选择滚子摇臂(“RRA”)的摇臂比并应用具有选定凸轮升程的凸轮致动轮廓，用户可以选择气门升程的高度和持续时间，如图3所示和公式1所示的示例。
(气门升程＝凸轮升程X RRA的摇臂比)公式1
对于进气侧气门或排气侧气门，滚子位置的变化会导致同一发动机内不同气缸的不同气门之间的气门升程的变化。在示例发动机中，最大气门升程约为10毫米。由于发动机中气门机构部件的公差，可以看到约为±0.3mm的升程变化。使用本文中的分级工具可以减少这种变化。选择分级工具是因为摇臂滚子轴承位置对升程变化的影响最大。当使用某些可变气门升程技术、例如CVVL(连续可变气门升程)时，该系统可以根据每一发动机的需要在低速下达到低至1mm的气门升程。在1mm的低升程下，不同气门之间的±0.3mm的升程变化可能导致不同气缸之间产生的扭矩存在显著差异，这可能导致怠速不稳定、曲轴振动和不需要的发动机加热。
通过主体25冲压工艺制造滚子摇臂20的方法产生Ф0.3mm的轴孔位置精度，该精度进一步驱动安装在轴承轴上的轴承滚子位置，该轴承滚子插入滚子摇臂RRA的轴孔中。为了获得轴承滚子在支承点BP处的位置精度，采用了分级工具。测量RRA并将RRA分为5个等级以满足客户对气门升程低变化的要求，避免了在RRA中增加其他昂贵的制造工艺，从而节省了成本和材料。例如，支承点BP可以在图5所示的范围内变化。作为报废所有这些偏差的替代，还可以计算偏差并将摇臂20分为A-E级之一。然后，分类后的摇臂可与适当的可变气门升程技术相匹配。或者，匹配等级的摇臂可以用于单个发动机安装，以提供一致的怠速、曲柄振动和加热。然后，NVH补偿系统可以相应地调整。
图2显示了与容座211的中心点之间的关系，该中心点可以对应于枢轴销钉910的枢轴节突911的枢轴点HP。可以通过处理由一个或两个测量装置41、42收集的数据来确定枢轴点HP和支承点BP之间的第一距离X。可以通过处理由一个或两个测量装置41、42收集的数据来确定枢轴点HP和支承点BP之间的第二距离Y。第一距离X和第二距离Y可以通过知道某些常数和关系来导出。例如，测量滚子轴承30的周界部分的曲率可以得到柱形轴承的半径。其他支承面可以说是具有半径的。通过已知某些关系，可以通过测量具有半径的支承面的半径来精确计算支承点BP。
通过测量第一距离X、第二距离Y和半径R，可以模拟它们对气门升程等级的影响，就像使用蒙特卡罗或其他传递函数一样，并且可以知道客户的影响。适当的偏差标准可应用于等级。通过使用KEYENCE(基恩士)激光测量工具作为测量装置41、42，可以快速收集测量的迭代。然后，可以测量或重新测量摇臂20的左手侧和右手侧，以确保精确地收集第一距离X、第二距离Y和半径R。摇臂20的左手和右手侧可能具有不同的支承点BP，这是由于用于在主体25中制造轴承轴孔的冲压或其他加工工艺。检测并避免这种左手和右手侧半径R的偏差可以防止滚子轴承30在使用过程中相对于顶置凸轮发生扭曲，这种扭曲在发动机运转过程中是不希望发生的。因此，虽然可以仅使用一个测量装置41、42，但具有左手或第一测量装置41和右手或第二测量装置42是有益的。
图1A和1B显示了替代性分级工具组件10、11。这些分级工具组件能测量从相对于枢轴点HP和滚子轴承30的支承面的半径R的第一距离X和第二距离Y的角度而言的、滚子轴承30的位置，并在ECU中产生数字输出。
摇臂分级系统1、2可以包括分级工具10、11。分级工具10、11可与摇臂20一起使用以测量摇臂20的外貌并确定产生的气门升程。分级工具10、11可包括摇臂夹具90、93，其包括枢轴销钉910和气门销钉901。气门销钉901可包括气门宽VW和上边缘902，从而使摇臂20的气门座201可搁在气门销钉901上。在用于确定给定摇臂20的气门升程的计算中，气门轴V可以成为常数。气门销钉901可以是可在摇臂夹具90、93的定位销孔905中拆卸或更换的。枢轴销钉910同样可以在定位销孔915中拆卸或更换。不同的摇臂可以使用相同的摇臂夹具、分级工具和摇臂分级系统1、2进行分级。枢轴销钉910可产生枢轴H、相对于摇臂夹具90、93的底座高度BH的枢轴点高度HH、枢转轴宽度HW和枢轴节突高度LH。可在枢轴销钉910和气门销钉901之间设置已知距离N。这些也可以在气门升程测定中形成常数。枢轴节突911可以设计成允许容座211轻微移动而不会卡住。可以在枢轴节突911上形成平坦部912，以有助于摇臂20的可拆卸性。
凸轮夹具80可以包括凸轮臂801。可选的凸轮夹具底座83可以包括在凸轮夹具80中，如图8所示。或者，可以如图1A所示形成整体式凸轮夹具80。底座端82、821可以包括底面85中的定位销孔805，以允许维护和交替安装。凸轮夹具主体802可以连接到凸轮臂801。凸轮销50可以安装在凸轮臂801的凸轮销端81的销孔803中。可以包括枢轴孔804，用于将手柄60安装到凸轮臂801上。
摇臂20可以可拆卸地安装在摇臂夹具90、93上。摇臂20可以在支承面30上包括半径R。凸轮销50的凸轮边缘53可以压靠支承面30。凸轮销50可以包括在套筒66内滑动的滑动主体59。套筒66可根据需要更换。凸轮销50的凸缘56可通过套筒66限制运动。上部销51可终止于末端57。末端57可以可选地由引导臂70支撑。
至少一个测量装置可以包括KEYENCE激光测量装置。一个或多个测量装置41、42可以包括诸如激光阵列的波长发射装置，它与诸如检测器阵列的波长检测装置配对。透镜43可以保护激光阵列和检测器阵列。光线可以被朝向摇臂夹具90、93和摇臂20发射。反射的光线可以被检测器阵列检测到。在KEYENCE激光测量装置内和/或在连接到激光测量装置41、42的电子控制单元ECU内的处理产生相对于枢轴销钉910的支承面的半径R的测量结果。处理收集的数据得到用于摇臂20预期气门升程、第一距离X和第二距离Y。分类可以相应地进行。
作为替代，上述摇臂分级系统1和分级工具10还可包括固定在凸轮销50的上部销51上的配重77，以将凸轮边缘53压向枢轴销钉910和气门销钉901。在安装了摇臂20的情况下，该配重可像顶置凸轮在发动机运转期间所施加的压力一样按压支承面。这提供了可靠的结果。任何由间隙引起的抖动都会被配重压住，从而得到更精确的支承点BP的计算结果。
作为向凸轮销50提供压力的替代方式，上述摇臂分级系统2和分级工具11还可以包括凸缘56，该凸缘位于凸轮销50上的凸轮臂801上方。引导臂70可配置为引导凸轮销50的上部销51。引导臂70可以包括偏压表面701。该偏压表面上的引导孔75可以接收凸轮销50的末端57。弹簧52可以在偏压表面701和凸缘56之间被偏压，以将凸轮边缘53压向枢轴销钉911和气门销钉901。引导臂70的安装端702可以附接到凸轮臂801。
作为替代，上述摇臂分级系统1、2和分级工具10、11还可以包括手柄60，该手柄构造成移动凸轮销50。用户可以手动提起凸轮销50，或者机器可以自动执行该运动。示出了桨状板602作为示例。手柄60可以被锚定在枢轴孔804处，一对曲形杆601可以被致动以便通过凸缘56提升凸轮销50。
作为替代方案，上述摇臂分级系统1、2和分级工具10、11还可以包括在枢轴销钉910和气门销钉901之间安装摇臂夹具90、93中的参考销钉920。
可以看到数种用于夹持分级工具10、11和摇臂分级系统1、2的备选方案。在图5中，摇臂夹具90显示为一个方块。枢轴端92和气门端91可通过对准底座95中的基准而相对于测量装置41、42定向。底座高度BH可以选择成使摇臂20以正确的轨迹和速率从凸轮销50接收压力。在图1A中，底座高度BH对于摇臂夹具93而言是不同的，可以看到所述基准与底座夹具100中的定位销1951对齐。
底座夹具100与测量装置夹具141、142一起在图1B中示出。摇臂夹具93可以包括多个部分。上部部分98可以类似于摇臂夹具90构造。下部部分950可提供用于对准的基准，例如定位销孔或螺孔。底座夹具100可包括相应的基准1421、1950、195、105，以用于对齐测量装置、摇臂夹具、凸轮夹具以及可选的枢轴销钉和气门销钉。
对于本领域技术人员，考虑本文所公开的示例的说明书和实践，其他实施将是显而易见的。

Claims (13)

1.一种用于测量摇臂的分级工具，其特征在于包括：
摇臂夹具，其包括枢轴销钉和气门销钉；
凸轮夹具，其包括凸轮臂；
凸轮销，其安装在凸轮臂中，所述凸轮销包括用于将摇臂压向枢轴销钉和气门销钉的凸轮边缘；以及
至少一个测量装置，其包括与波长检测装置配对的波长发射装置，该测量装置配置成相对于枢轴销钉测量摇臂的轮廓。
2.一种用于测量摇臂的分级工具，其特征在于包括：
摇臂夹具，其包括枢轴销钉和气门销钉；
凸轮夹具，其包括凸轮臂；
凸轮销，其安装在凸轮臂中，所述凸轮销包括用于将摇臂压向枢轴销钉和气门销钉的凸轮边缘；
配重，其固定在凸轮销上，用于将凸轮边缘压向枢轴销钉和气门销钉；以及
至少一个测量装置，其包括与波长检测装置配对的波长发射装置，该测量装置配置成相对于枢轴销钉测量摇臂的轮廓。
3.一种用于测量摇臂的分级工具，其特征在于包括：
摇臂夹具，其包括枢轴销钉和气门销钉；
凸轮夹具，其包括凸轮臂；
凸轮销，其安装在凸轮臂中，所述凸轮销包括：
位于所述凸轮臂上方的凸缘；以及
凸轮边缘，其用于将摇臂压向枢轴销钉和气门销钉；
引导臂，其被配置成引导凸轮销，所述引导臂包括偏压表面；
弹簧，其被偏压在所述偏压表面和所述凸缘之间，所述弹簧配置成将凸轮边缘压向枢轴销钉和气门销钉；以及
至少一个测量装置，其包括与波长检测装置配对的波长发射装置，该测量装置配置成相对于枢轴销钉测量摇臂的轮廓。
4.根据权利要求3所述的分级工具，其特征在于还包括手柄，该手柄构造成用于移动凸轮销。
5.一种用于测量摇臂的分级工具，其特征在于包括：
摇臂夹具，其包括枢轴销钉和气门销钉；
凸轮夹具，其包括凸轮臂；
凸轮销，其安装在凸轮臂中，所述凸轮销包括用于将摇臂压向枢轴销钉和气门销钉的凸轮边缘；
第一测量装置，其包括与第一波长检测装置配对的第一波长发射装置，所述第一测量装置配置成相对于枢轴销钉测量摇臂的第一轮廓；以及
第二测量装置，其安装在摇臂夹具的另一侧，所述第二测量装置包括与第二波长检测装置配对的第二波长发射装置，所述第二测量装置配置成相对于枢轴销钉测量摇臂的第二轮廓。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的用于测量摇臂的分级工具，其特征在于还包括位于枢轴销钉和气门销钉之间的参考销钉。
7.一种摇臂分级系统，其特征在于包括：
摇臂夹具，其包括枢轴销钉和气门销钉；
摇臂，其可拆卸地安装在所述摇臂夹具上，所述摇臂在支承面上具有半径；
凸轮夹具，其包括凸轮臂；
凸轮销，其安装在凸轮臂中，所述凸轮销包括用于压靠在所述支承面上的凸轮边缘；以及
至少一个测量装置，其包括与波长检测装置配对的波长发射装置，所述测量装置配置成相对于枢轴销钉测量所述支承面的半径。
8.一种摇臂分级系统，其特征在于包括：
摇臂夹具，其包括枢轴销钉和气门销钉；
摇臂，其可拆卸地安装在所述摇臂夹具上，所述摇臂在支承面上具有半径；
凸轮夹具，其包括凸轮臂；
凸轮销，其安装在所述凸轮臂中，所述凸轮销包括用于压靠在所述支承面上的凸轮边缘；
配重，其固定在凸轮销上，用于将凸轮边缘压向支承面；以及
至少一个测量装置，其包括与波长检测装置配对的波长发射装置，该测量装置配置成相对于枢轴销钉测量支承面的半径。
9.一种摇臂分级系统，其特征在于包括：
摇臂夹具，其包括枢轴销钉和气门销钉；
摇臂，其可拆卸地安装在摇臂夹具上，摇臂在支承面上具有半径；
凸轮夹具，其包括凸轮臂；
凸轮销，其安装在凸轮臂中，所述凸轮销包括：
凸缘，其位于凸轮臂上方；以及
凸轮边缘，其用于压靠在支承面上；
引导臂，其配置成引导凸轮销，所述引导臂包括偏压表面；
弹簧，其被偏压在偏压表面和凸缘之间，所述弹簧配置成将凸轮边缘压向枢轴销钉和气门销钉；以及
至少一个测量装置，其包括与波长检测装置配对的波长发射装置，该测量装置配置成相对于枢轴销钉测量支承面的半径。
10.根据权利要求9所述的摇臂分级系统，其特征在于还包括手柄，该手柄构造成移动凸轮销。
11.一种摇臂分级系统，其特征在于包括：
摇臂夹具，其包括枢轴销钉和气门销钉；
摇臂，其可拆卸地安装在所述摇臂夹具上，所述摇臂在支承面上具有半径；
凸轮夹具，其包括凸轮臂；
凸轮销，其安装在凸轮臂中，所述凸轮销包括用于压靠在支承面上的凸轮边缘；
第一测量装置，其包括与第一波长检测装置配对的第一波长发射装置，第一测量装置配置成相对于枢轴销钉测量支承面的半径；以及
第二测量装置，其安装在摇臂夹具的另一侧，所述第二测量装置包括与第二波长检测装置配对的第二波长发射装置，所述第二测量装置配置成相对于枢轴销钉测量支承面的半径。
12.根据权利要求7-11中任一项所述的摇臂分级系统，其特征在于还包括位于枢轴销钉和气门销钉之间的参考销钉。
13.根据权利要求7-11中任一项所述的摇臂分级系统，其特征在于，所述支承面为滚子轴承，所述滚子轴承安装在支承轴上。
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