推杆组件的制作方法

本申请要求在2014年7月15日提交的名称为“具有整体的空动系统的阀桥(Valve Bridge With Integrated Lost Motion System)”的美国临时专利申请No.62/024,629的权益，其教导通过引用全文并入本申请。

本申请还涉及名称为“用于摇臂和阀桥的空动部件的偏压机构(Bias Mechanisms For A Rocker Arm And Lost Motion Component Of A Valve Bridge)”的共同未决申请(代理人案卷号为46115.00.0062)、以及名称为“在阀桥中空动部件的上游包括蓄积器的系统(System Comprising An Accumulator Upstream Of A Lost Motion Component In A Valve Bridge)”的共同未决申请(代理人案卷号为46115.00.0063)，其两者均在同一日期提交。

技术领域

本申请大体上涉及致动内燃发动机中的一个或多个发动机阀，尤其涉及包括空动系统的阀致动。

背景技术：

如本领域所知的是，内燃发动机中的阀致动控制正功率的产生。在正功率过程中，可打开进气阀以允许燃料和空气进入气缸中用于燃烧。一个或多个排气阀可被开启以允许燃烧气体从气缸排出。进气阀、排气阀和/或辅助阀也可被控制以提供辅助阀动作，例如(但不局限于)压缩-释放(CR)发动机制动、泄放发动机制动、排放气体再循环(EGR)、内部排气再循环(IEGR)、制动气体再循环(BGR)、以及所谓的可变阀正时(VVT)动作，例如早期排气阀开启(EEVO)、后期进气阀开启(LIVO)等等。

注意到，当发动机不用于产生正功率时，发动机阀致动也可用于产生发动机制动和排放气体再循环。在发动机制动期间，一个或多个排气阀可被选择性地开启以至少暂时地将发动机转变成空气压缩机。这样做时，发动机产生减速马力以帮助车辆减速。这可提高操作者对车辆的控制并显著降低在车辆的使用制动器上的磨损。

一种(尤其是在发动机制动的情形下)调整阀正时和升程的方法是在阀和阀致动运动源之间在阀系联动件中加入空动部件。在内燃发动机的情况下，空动是应用于修改由阀致动运动源与可变长度的机械、液压或其它联接组件所确定的阀运动的一类技术方案的术语。在空动系统中，阀致动运动源可提供在发动机操作条件的全部范围内所需的最长停留(时间)和最大升程运动。于是，可变长度系统可包括在位于待开启的阀和阀致动运动源之间的阀系联接件中，以减少或“消除”由阀致动运动源传递到阀的部分或全部运动。该可变长度系统或空动系统在完全展开时将所有的可用运动传递至阀，而在完全收缩时不将可用运动或将可用运动的最小量传递至阀。

图1中示意性地示出了这种包括空动部件的阀致动系统100的示例。阀致动系统100包括可操作地连接至摇臂120的阀致动运动源110。摇臂200可操作地连接至空动部件130，该空动部件130转而可操作地连接至可包括一个或多个排气阀、进气阀或辅助阀的一个或多个发动机阀140。阀致动运动源110配置成提供施加至摇臂120的打开和关闭运动。空动部件130可被选择性地控制，使得来自阀致动运动源110的全部或部分运动通过摇臂120传递至或不传递至(一个或多个)发动机阀140。空动部件130也可适于根据控制器150的操作改变传递至(一个或多个)发动机阀140的运动的数量和正时。如本领域中所已知的，阀致动运动源110可包括阀系元件的任意组合，包括但不局限于，一个或多个：凸轮、推管或推杆、挺杆或它们的等同物。如本领域中所已知的，阀致动运动源110可用于提供排气运动、进气运动、辅助运动、或排气或进气运动和辅助运动的组合。

控制器150可包括能够执行存储的指令、或可编程逻辑阵列或类似物(譬如可表现为发动机控制单元(ECU))或机械设备)的任何的电子件(如微处理器、微控制器、数字信号处理器、协处理器、或类似设备、或其组合)，使来自阀致动运动源110的全部或部分运动通过摇臂120传递至或不传递至(一个或多个)发动机阀140。例如，控制器150可控制开关装置(如电磁供给阀)以选择性地向摇臂120提供液压流体。可替换地或另外地，控制器150可联接到一个或多个传感器(未示出)，传感器提供控制器150所使用的数据以确定如何控制(一个或多个)开关装置。基于通过这种传感器由控制器150收集的信息，可在多个发动机操作条件下(如速度、负荷、温度、压力、位置信息等)最优化发动机阀动作。

在空动部件130被液压致动的情况下，对于阀致动系统100的成功运行而言必要的液压流体的供给是特别重要的。这特别适合于所谓的桥制动系统，在该系统中空动部件130由阀桥(未示出)支撑或布置在阀桥中，并且通过摇臂120供给用于致动空动部件130的液压流体。在代理人案卷号为46115.00.0062的相关申请中，记载了将摇臂120和基于阀桥的空动部件130偏压成彼此接触的结构，特别是在将摇臂130偏压成与阀致动运动源110接触的系统中，如上所述，该阀致动运动源110可包括基于推杆的气阀机构。如本领域中所已知的，推杆类型的发动机具有带相对大的往复运动质量的气阀机构，并且有必要维持推杆和阀致动运动源(例如凸轮或凸轮随动件)之间的接触。所以，控制推杆运动需要的力通常高于偏压摇臂抵靠着推杆的系统(即阀致动运动源)所能合理提供的力。可替换地，在朝着阀桥中的空动部件偏压摇臂的情况下，推杆-到-摇臂或推杆-到-凸轮随动件的界面中的过大的游隙或间隙会引起噪音、冲击负载等。

为了维持推杆和其相应阀致动运动源之间的接触，已知的是将偏压弹簧加入推杆自身中，如在图2中示出。如图所示，推杆202包括位于其中的滑动构件204、和将组件向外扩展的预加载弹簧206。当装配到发动机时，弹簧206推动抵靠摇臂，将其朝着发动机阀偏压，并且还朝着阀致动运动源偏压推杆202。这种配置的特别不利之处在于其产生了逆着发动机阀的潜在的高的力，这可能会引起阀浮动。引起阀浮动的这种倾向限制了由该装置中的偏压弹簧所能提供的力。

技术实现要素：

本发明公开了一种用于内燃发动机的推杆组件，其包括具有第一端和第二端的推杆，所述第一端配置成接收来自阀致动运动源的阀致动运动，所述第二端配置成将阀致动运动传递至阀系部件。进一步地，所述推杆包括弹性元件接合特征部。所述推杆组件还包括固定支撑件、和可操作地连接至所述弹性元件接合特征部和所述固定支撑件的弹性元件。所述弹性元件进一步配置成通过所述弹性元件接合特征部朝着所述阀致动运动源偏压所述推杆。在一个实施例中，所述弹性元件接合特征部可布置在所述推杆的第二端的附近，在另一实施例中，所述弹性元件接合特征部可包括固定至所述推杆的保持件。所述弹性元件可包括围绕所述推杆的卷簧。

内燃发动机可包括本文所描述的推杆组件。可设置随动件组件以维持所述推杆的第二端和所述阀系部件之间的接触，其中所述随动件组件包括可操作连接至滑动构件弹性元件的滑动构件，所述滑动构件弹性元件转而配置成朝着所述推杆偏压所述滑动构件。所述滑动构件可布置在形成于所述阀系部件内的孔中，并且所述滑动构件弹性元件可操作地连接到所述阀系部件。所述阀系部件可包括第一接触面，并且所述滑动构件可包括与所述第一接触面互补的第二接触面，使得所述第一和第二接触面的接合允许将阀致动运动传递至所述阀系部件。在另一实施例中，所述随动件组件可进一步包括布置在所述孔中、且具有其自己的内孔的可调节壳体，其中所述滑动构件布置在所述内孔中，并且所述滑动构件弹性元件可操作地连接至所述可调节壳体。在该实施例中，所述可调节壳体可包括配置成与形成在所述滑动构件上的所述第二接触面配合的所述第一接触面。在另一实施例中，所述阀系部件为摇臂。

附图说明

在所附权利要求中特别阐述了本申请所记载的特征。根据以下的详细说明并结合附图这些特征和随之而产生的优势将变得显而易见。现仅借助示例并参照附图描述一个或多个实施方式，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且在附图中：

图1为示意性示出根据现有技术的阀致动系统的方框图；

图2为根据现有技术的弹簧加载的推杆的视图；以及

图3为示意性示出根据本发明的阀致动系统的方框图；

图4为根据本发明的推杆组件的剖视图；

图5和图6为根据本发明的图4的推杆组件和具有随动件组件的摇臂的剖视图；以及

图7为根据本发明的推杆组件结合有根据图2的弹簧加载的推杆的剖视图。

具体实施方式

现参照图3，其示出了根据本发明的阀致动系统300。如图所示，系统300包括上文所描述的可操作地连接至摇臂310的运动接收端312的阀致动运动源110。摇臂310也包括运动传递端314。系统300还包括可操作地连接至两个或更多发动机阀140的阀桥320。如在桥制动系统的领域中所知，阀桥320可包括空动部件330。

虽然图3中未示出，但摇臂310典型地由摇臂轴支撑，并且摇臂310绕着摇臂轴往复运动。同样，如本领域所知的，摇臂轴可包含呈沿着摇臂轴的长度形成的液压流体通道形式的液压流体供给部360的元件。进一步如本领域所知，运动接收端312根据阀致动运动源110的本性可包括多种适当构造中的任何一种。例如，在阀致动运动源110包括凸轮的情况下，运动接收端312可包括凸轮辊。可替换地，在阀致动运动源110包括推管或推杆的情况下，运动接收端312可包括配置成接收推管的端部的适当接收面。本发明不局限于这一方面。

如图所示，摇臂310的运动传递端314将由阀致动运动源110提供的阀致动运动(实线箭头)传递至阀桥320的空动部件330。虽然图3中未示出，但在摇臂310的运动传递端314中设置有一个或多个液压通道，使得从液压流体供给部360接收的液压流体(虚线箭头)也可通过运动传递端314传递至空动部件330。

阀桥320可操作地连接到两个或更多的发动机阀140，如上文描述，发动机阀140可包括进气阀、排气阀和/或辅助阀，如本领域所知。空动部件330由阀桥320支撑且配置成接收来自摇臂310的运动传递端314的阀致动运动和液压流体。空动部件330在以下意义上是被液压致动的，即，液压流体的供给使得空动部件330或呈现所接收到的阀致动运动被传递至阀桥320并由此至阀140的状态、或呈现所接收到的阀致动运动没有被传递至阀桥320并由此“丢失”的状态。美国专利No.7,905,208教导了阀桥中的空动部件的示例，其教导通过引用并入本申请，其中来自摇臂的阀致动运动在没有向空动部件提供液压流体时丢失，但在向空动部件提供液压流体时传递至阀桥和阀。在这种类型的空动部件330中，设置止回阀(未示出)以允许液压流体进入空动部件330的单向流动。止回阀允许空动部件330产生固定体积的液压流体，由于液压流体基本上不能压缩的特性，该固定体积的液压流体允许空动部件330以基本上刚性的方式运行，从而传递接收到的阀致动运动。

如图3的实施例进一步所图示，由阀致动运动源110提供的阀致动运动通过推杆350传递至摇臂310的运动接收端312，推杆350包括配置成接收来自阀致动运动源110的阀致动运动的第一端、和配置成将阀致动运动传递至运动接收端312的第二端。譬如，如本领域所知，推杆350的第一端可包括与凸轮随动件或挺杆界面联接的连接件或接触面。同样，推杆350的第二端可包括配置成接收来自摇臂310的相应滚珠或球形突起的容纳部或插座。本发明不局限于关于推杆350的第一和第二端的该特定构造。

注意到，摇臂310为接收来自阀致动运动源110的阀致动运动的阀系部件的特定实施形式。本领域的普通技术人员会意识到，可采用其它类型的阀系部件来接收阀致动运动。譬如，挺杆可作为介入元件定位在推杆350和摇臂310之间。因而，在本文中提到摇臂用于接收来自推杆的阀致动运动时，可以理解的是可同等地采用本领域已知类型的更广义的阀系部件。

在一个实施例中，推杆350包括配置成可操作地连接至弹性元件352的弹性元件接合特征部。譬如，弹性元件接合特征部可包括开口、凹口、突起、台肩等，其一体地形成在推杆350中，能够接收和向推杆350传递由弹性元件352提供的偏压力。可替换地，弹性元件接合特征部可包括固定至推杆350而不是一体地形成于其中的部件，下文将进一步描述这种部件的示例。弹性元件352可包括多种弹簧(如卷簧或板簧形式的压缩弹簧或拉伸弹簧，等等)中的任何一种或其等同物。

如图3中进一步所示，弹性元件352可操作地连接到固定支撑件354。固定支撑件354为推动弹性元件352提供了推靠的不弯曲的反作用面。通过这种方式，弹性元件352可被选择成提供足够的偏压力以维持推杆350和阀致动运动源110之间的接触，而不会如同图2中所示的现有技术推杆那样在摇臂310上并由此在阀桥320和发动机阀140上提供类似的负载。进一步的结果为，可采用相对轻的弹簧实现朝着阀桥320或者朝着推杆350偏压摇臂310，由此在前一种情形中降低或施加在阀桥320、发动机阀140上或施加在空动部件330上的负荷，或者在后一种情形中降低抵靠推杆350和阀致动运动源110的负荷。固定支撑件354可一体形成在相对于推杆350的往复运动的适当静止体(如发动机本体或缸体顶部)中或刚性地附接到该静止体上。

如上文所提到的，在一些实施例中，尤其为了确保液压流体从摇臂310的运动传递端314向阀桥320的空动部件330的正确流动，将摇臂310偏压成与阀桥320接触是可取的。在如上文所描述的推杆组件(即，推杆350、弹性元件352和固定支撑件354)偏压推杆350远离推杆/摇臂界面的情况下，这个问题可能甚至更加明显。因此，可能会在摇臂310的运动接收端312和推杆350之间出现间隙或间隔，这转而会引起噪声、不期望的冲击负载、或摇臂310和推杆350之间的滚珠/球窝接头的可能脱落。为了避免这种间隙(因为可能导致潜在问题)，摇臂310可配置有包括滑动构件370的随动件组件，该滑动构件370被相应的滑动构件弹性元件372偏压成与推杆350接触。下文将参照图4至图7进一步阐述和说明根据本发明的推杆和随动件组件的各种实施例。

现参照图4，示出了根据本发明的推杆组件400的横截面。特别地，组件400包括推杆402，推杆402具有布置在推杆402的第二端404附近的保持件408、弹性元件410和固定支撑件412。虽然保持件408、弹性元件410和固定支撑件412示出为布置在推杆402的第二端404的附近，但是本领域技术人员会意识到，这不是一个必要条件，并且这些部件可沿着推杆402的长度布置在别的位置。如图进一步所示，第二端404包括配置成接收来自阀系部件(即摇臂)的滚珠或球形突起的容纳部或凹座406，第二端404可操作地连接至阀系附件。

在图4的实施例中，弹性元件410包括围绕推杆402的压缩卷簧。根据布置有弹性元件410的特定内燃发动机的要求并基于设计选项，可选择弹性元件410的长度以及其提供的偏压力。在本实施例中的保持件408包括利用传统技术(如压配合、紧固件、焊接等)附接至推杆402的环。该实施例中的固定支撑件412包括水平安装的托架或悬臂。然而，固定支撑件412的水平安装并不是一个必要条件。更一般地，固定支撑件412可基本上(即在制造公差的范围内)垂直于推杆402的纵轴。推杆402可布置在位于固定支撑件412中的开口或沟槽(未示出)内，该开口的直径充分接近推杆402的直径但小于弹性元件410的直径，由此为弹性元件410提供稳定的反作用面。可替换地，固定支撑件412可穿过推杆402中的开口，该开口具有足够的长度以容纳推杆402的往复运动。

图5和图6为结合有布置在摇臂502中的随动组件500的图4的推杆组件400的剖视图。如上所述，摇臂502包括运动接收端512和运动传递端514。摇臂502的运动接收端512包括具有滑动构件520和滑动构件弹性元件522的随动件组件500。在所示的实施例中，滑动构件520可滑动地布置在形成于可调节壳体524中的内孔528内，该可调节壳体524自身布置在形成于摇臂502内的孔526中。例如，为了适应所期望的间隙设置(如本领域中所已知的)，可调节壳体524可被可滑动地布置在孔526中，并且通过适当的锁定螺母527或类似物和孔526一起保持在特定的位置。虽然在图5中滑动构件520示出为可滑动地布置在内孔528中，但本领域技术人员应当意识到可调节壳体524不是必须的。譬如，滑动构件520可被直接可滑动地布置在形成于摇臂502内的孔526中。如图进一步所示，滑动构件520包括与推杆的容纳部或凹座406可旋转地接合的滚珠或球形突起530。进一步地，可通过形成在摇臂502中的润滑通道508润滑随动件组件500的部件，并采用本领域已知的技术，例如通过形成在摇臂轴中的流体供给通道(未示出)，向这些部件供应润滑液体。

滑动构件弹性元件522可包括上述类型的弹簧或类似物中的任何一种，并且可操作地连接至可调节壳体524(如果没有设置可调节壳体524则连接至摇臂502)和滑动构件520，使得朝着推杆组件400偏压滑动构件。如图6中最佳所示，可调节壳体524可包括第一接触面604，并且滑动构件520可包括第二接触面606。再次，在没有设置可调节壳体524的那些情形下，第一接触面604可被一体地形成在摇臂502内。第一和第二接触面604,606配置有互补的特征，即用于接合配合的特征。如图5所示，当第一和第二接触面604,606接合时，可调节壳体524和滑动构件520形成相对于由推杆组件400提供的阀致动运动的刚性组件，即，阀致动运动借助第一和第二接触面604,606的刚性接合被传递至摇臂502。

反之，在摇臂502远离推杆组件400旋转或被偏压的那些情形下，如图6最佳地所示，弹性元件522朝着推杆组件400偏压滑动构件520。以这样的方式，通过可调节壳体524和滑动构件520容纳可能在滚珠530和凹座406之间出现的间隙空间602。如图所示，随动件组件500可进一步包括布置在形成于滑动构件520内的限制通道534中的限制销532。因为限制销532与限制通道534的相对端接合，所以限制通道534的长度将限制滑动销520的行程。如本领域技术人员所意识到的那样，可同等地采用其它限制滑动构件520的行程长度的装置。

如上文参照图5和图6所描述的那样，可通过利用布置在摇臂中的滑动构件容纳推杆和摇臂之间的间隙。图7示出了推杆组件700的容纳推杆402和接收来自推杆402的阀致动运动的阀系部件(未示出)之间的间隙的可替换实施例。在该实施例中，再次设置图4的推杆402形式的推杆组件，推杆402具有上文所描述的保持件408、弹性元件410和固定支撑件412。要注意的是，图7中的固定支撑件412’配置成包括可用于刚性安装固定支撑件412的垂直凸缘412’。图7进一步示出了配置成允许推杆412，而不是弹性元件410，从其穿过的开口714。

如图进一步所示，推杆组件700包括随动件组件，该随动件组件包括图2的、且可滑动地布置在推杆402的第二端404处的推杆内孔716内的推杆滑动构件206。弹簧(或滑动构件弹性元件)204在一体地形成于滑动构件206中的第一台肩724处可操作地与滑动构件206接合。同样，弹簧204也可操作地连接至一体地形成在推杆402内的第二台肩718。再次，要注意的是，第一和第二台肩724,718也可通过固定至滑动构件206和推杆402而非以其它方式一体地形成于其中的适当部件来体现，而不是分别一体形成在滑动构件206和推杆402中。不管怎样，以这种方式来配置，弹簧204将在第一和第二台肩724,718之间被压缩，由此将滑动构件206偏压出推杆内孔716。如图所示，在该实施例中，滑动构件206、台肩724,718和弹簧204也都配置成穿过固定支撑件412中的开口714。然而，这不是必须的，因为固定支撑件412可被定位在距推杆402的第二端404的相对更远处以至于不需要由开口714容纳滑动构件206、台肩724,718和弹簧204的往复运动。

如图进一步所示，滑动构件206可进一步包括如上所述的容纳部或凹座722以可转动地接收另一阀系部件的相应联接元件。另外，滑动构件206包括第一接触面726，其配置成与形成在推杆402的第二端404内的互补第二接触面728接合。因而，当推杆组件700和阀系部件之间出现间隙时，朝着阀系部件偏压滑动构件206，由此占据间隙空间。反之，阀升程运动期间推杆402的移动是足够地高以占据任何现有的间隙，使得第一和第二接触面726,728接合，由此在推杆402和滑动组件206之间产生刚性界面。随后，该刚性界面允许滑动构件206将这种运动从推杆402传递至阀系部件。

虽然已经显示和描述了特定的优选实施例，但本领域的普通技术人员会意识到，在不脱离本发明的教导的情况下可进行改变和变型。因此，可以想到上述教导的任何和所有变型、修改或等同形式将落入上文所记载的以及权利要求书所要求的基本原理的范围内。