专利名称：摇臂组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于内燃机的阀控制机构，特别是涉及摆动摇臂组件及带有滚动元件的子装件。
典型地说，带有滚动元件的摇臂组件支承在一根支承轴上，该支承轴垂直地装在从发动机气缸头上伸出的支承柱螺栓上。该摇臂借助于安装在摇臂上的拉杯(drawncup)滚针轴承支承在该支承轴上，并可绕该支承轴转动，该轴用作内滚道。另一方案是，可在该支承轴上装一轴承套，以提供上述内滚道，并允许采用非圆柱形支承臂，便于使用金属粉末成形。
当这类摇臂组件中用轴承套作内滚道时，疲劳、剥蚀，磨损或其它对轴承套的破坏会限制摇臂组件的使用寿命。这类破坏在轴承套下部，即最靠近发动机气缸头的那部分轴承套受到定向载荷时会加剧。因此，需要提供一种摇臂组件，该摇臂组件可减轻对轴承套的破坏，从而延长摇臂组件的使用寿命。
以上说明现有摇臂组件受到诸多限制。因而，很明显，提供一种旨在克服上述一种或多种限制的替换方案或许是有利的。为此，提供了一种适当的替换方案，它具有下面更加充分公开的各项技术特征。
按照本发明的一个方面，本发明的目的是由提供一摇臂组件而完成的，该摇臂组件包括一摇臂及一轴承支承件，它们可安装在一柱螺栓装置周围。该轴承支承件的两个支承臂沿相反方向延伸。每一支承臂具有一罩在其上的可与摇臂接合的轴承杯。一轴承套安装在每一支承臂上，介于相应轴承杯和轴承支承件之间以提供一内滚道。每一轴承套相对相应支承臂具有足够大的径向间隙，使该轴承套可随摇臂的摆动而进动。轴承支承件和每一轴承杯之间形成的环形间隙中的若干滚动件允许摇臂相对轴承支承件可转动地自由摆动。
按照本发明的另一方面，本发明的目的是由提供一供安装在一摇臂中的轴承组件完成的。
上述内容及其它方面，将在下面结合附图进行的本发明的详细说明中变得更清楚。
图1是表示本发明的摇臂组件的第一实施例的示图；图2是图1所示摇臂组件的横断面视图；图3是图1所示摇臂组件的轴承支承件示图；图4是表示本发明的摇臂组件的第二实施例的横断面视图；图5是图4所示本发明实施例剖去一部分的分解示图。
参见上述各附图。图1示出本发明的第一实施例，它具有摇臂10，该摇臂由滚动轴承14支承在轴承支承件12上，以形成一摇臂组件。该摇臂组件可用于内燃机中。
摇臂10具有用以与一未示出的推杆接合的第一端16，和用以与一未示出的提升阀的阀杆接合的第二端。该摇臂组件用一柱螺栓，有头螺钉或其它柱螺栓装置20(图2中是用22点划线表示的)安装在发动机上。在示出的该实施例中，摇臂10为铸件结构形状，包括加强筋22和凸缘24，以增加刚度。然而，本发明的摇臂组件也可采用各种结构形状的冲压或铸造摇臂。
如图2所示，轴承支承件12具有用于容纳柱螺栓装置20以安装摇臂组件的一个基本垂直的孔26。轴承支承件12具有支承臂28和30，它们沿垂直于柱螺栓装置20的公共轴心线朝相反方向延伸。滚动轴承14借助提供滚动件34内滚道的内轴承套32，沿该轴心线安装在该支承臂28和30上。滚动轴承14可采用整套滚针，或采用其它型式的滚动件34，带或不带保持架。
诸滚动件34位于形成在内套32和轴承杯36间的环形空间中。轴承杯36具有一公共轴心线，并借助多种固定装置中的任一种固定安装在摇臂10的两个隔开的侧部。在所示实施例中，例如，两侧部中的孔与轴承杯36为过盈配合。轴承支承件12所具有的横截面小于摇臂10侧部中的孔，从而允许轴承支承件12在装配过程中可以通过其中一个孔插入。
轴承杯36为“开”式。也就是说，轴承杯具有一底面，圆筒状侧面37，和一敞开顶部。该底面为“台阶状”，即具有一径向向内延伸的第一部分38，和一轴向偏离该第一部分38的径向向内延伸的第二部分40。第一部分38可与诸滚动件34的端部接合，以限制诸滚动件的轴向向外窜动，第二部分40可与轴承套32或支承臂28和30的止动面接合，以限制摇臂10相对轴承支承件12轴向运动。
轴承套32可具有向外延伸的凸缘46，它可与诸滚动件34的端部接合，以限制其向柱螺栓装置20轴向窜动。向内延伸的凸缘44靠在支承臂28和30的凹陷端面48上，以保证向内延伸凸缘44的适当轴向位置。轴承套32的圆筒部分50为诸滚动件34提供内滚道，并通过使支承臂28和30具有非圆柱结构形状，便于采用金属粉末成形的轴承支承件12，这将在下面说明。
如图1所示，轴承杯36可具有改进的D形开口或其它键槽装置，以容纳轴承支承件12的D形端或其它键装置。采用键槽和键装置的目的在于保证轴承支承件12装入摇臂10时，具有正确取向，即轴承支承件12不会出现不希望的“上端朝下”。装配过程中，轴承支承件12连同轴承14可用一使键槽装置50相对摇臂10均匀定位的机器方便地插入摇臂10。
轴承支承件12可为圆柱形或可包括锥形面56和58，和平直侧面60和62，这已示出在图3中。这些锥形和平直面便于用金属粉末成形制造轴承支承件12。由于诸滚动件34在由轴承套32提供的内滚道上滚动，又由于最大的力作用在滚动轴承14的下部，即最靠近发动机气缸头的部分，轴承支承件12的顶部和侧部的这些锥形和平直面不会影响摇臂组件的工作。
轴承支承件12和滚动轴承14可形成一大体呈圆柱形的子组件。由于轴承支承件12的中部64所具有的横截面较轴承杯36的横截面小(总体直径较小)，该子组件可沿横向插入摇臂10的侧部的孔中，同时轴承杯36被压配其中。其替换方案是，轴承杯36可从摇臂10的相对的两侧插入。
在具有上述一般形状的现有摇臂组件中，各轴承套刚性地装在轴承支承件的支承臂上。这种刚性装配阻止各轴承套相对轴承支承臂发生任何转动。由于各轴承套不能转动，疲劳、剥蚀、磨损或其它破坏集中在轴承套的受载部分，典型地是各轴承套的下部，即最靠近发动机气缸头部分。
在本发明的摇臂组件中，每一轴承套32相对相应支承臂28或30具有足够的经向间隙，使得轴承套32可随摇臂10的摆动而进动。也就是说，摇臂10的正常摆动会产生轴承套32的步进转动。这种进动将轴承套32的受载部分沿圆周方向移到轴承套的新区域，从而将疲劳应力和磨损分散到轴承套32的整个圆周。
最佳径向间隙取决于摇臂10的尺寸、将摇臂10保持在轴承支承件12上的弹簧力和具体摇臂组件的其它安装因素。对图1至3所示类型的典型汽车摇臂而言，已发现轴承套32的内径与支承臂28和30的外径间的差值介于0.000英寸和0.003英寸之间是特别令人满意的。然而，在许多应用场合，0.005英寸甚至更大的直径差也能获得类似结果。
本发明的步进轴承套的独特优点不限于具有安装在摇臂横向孔中的支承臂和滚动轴承的摇臂组件。除此之外，例如，步进轴承套可包括在类似美国再公布专利33,870号中描述的那种“下插”型摇臂组件中。这类摇臂组件，定义为本发明的第二实施例，表示在附图4和5中，相关的柱螺栓装置，用双点划线表示。
在这个实施例中，摇臂82具有“浴盆形”结构，由下部84和由此向上延伸的侧壁86形成。轴承支承件88，连同轴承套90，滚动件92和轴承杯94，作为一组件向下插(因而称为“下插”)入摇臂82，使轴承支承件88伸入长形孔96。如图5所示，轴承支承件88具有类似图3所示轴承支承件12那样的倾斜区，以使用金属粉末成形。
轴承套90具有充分的相对于轴承支承件88的径向间隙，使该轴承套90可随摇臂82的摆动而进动。轴承套90的这种步进转动使轴承套90的受载部分沿周向移动，从而分散疲劳应力和磨损。对这种类型的典型汽车摇臂组件而言，已经发现0.000英寸至0.008英寸的直径差特别令人满意，然而0.015英寸或更大的直径差，也依然可采用。
综上所述，本发明通过将轴承套圆周上任一弧段上的疲劳循环减至最小，提供了一种改进的摇臂组件。结果，轴承套的寿命得以提高，延长了摇臂组件的使用寿命。本发明可用于各种类型的摇臂组件。
权利要求
1.一种摇臂组件，用于安装在柱螺栓装置周围，该摇臂组件包括一摇臂；一轴承支承件，它具有两个沿一轴线向相反方向延伸的支承臂，该轴承支承件适于安装在柱螺栓装置周围；两轴承杯，每一个轴承杯在其相应一支承臂上方延伸，并可与摇臂接合；两轴承套，每个轴承套被安装在相应的一个支承臂上，介于相应轴承杯和轴承支承件之间，以提供一内滚道，每一轴承套相对相应支承臂具有充分的径向间隙，使该轴承套随摇臂的摆动而进动；和多个滚动件，位于轴承支承件和每一轴承杯之间形成的环形间隙内，使该摇臂可相对该轴承支承件以转动的方式自由摆动。
2.按照权利要求1所述的摇臂组件，其中，轴承套与相应支承臂间的径向间隙为介于0.000英寸和0.015英寸间的直径差。
3.按照权利要求1所述的摇臂组件，其中，轴承杯刚性地安装在摇臂上。
4.按照权利要求3所述的摇臂组件，其中，轴承套与相应支承臂间的径向间隙为介于0.000英寸和0.005英寸间的直径差。
5.按照权利要求1所述的摇臂组件，其中，每一轴承套包括一能与轴承支承件的相应端部接合的径向向内延伸的凸缘。
6.按照权利要求1所述的摇臂组件，其中，每一轴承套包括一能与诸滚动件接合的径向向外延伸的凸缘，以限制诸滚动件的轴向窜动。
7.按照权利要求1所述的摇臂组件，其中，每一轴承套包括一在其一端径向向内延伸的凸缘，和一在所述轴承套另一端径向向外延伸的凸缘。
8.按照权利要求1所述的摇臂组件，其中，至少一个轴承杯包括键槽装置，用以与相应支承臂上的键装置接合，以限制它们间的取向。
9.按照权利要求1所述的摇臂组件，其中，所述摇臂具有大体呈浴盆形的结构形状，它具有一下部，和至少两个自该下部向上延伸的侧壁，并且其中每一轴承杯的受载部分与摇臂的下部接合。
10.按照权利要求9所述的摇臂组件，其中，轴承套和相应支承臂间的径向间隙为介于0.000英寸和0.015英寸间的直径差。
11.一种轴承组件，用于安装在一摇臂中，该轴承组件包括一轴承支承件，它具有两个沿一轴线向相反方向延伸的支承臂，该轴承支承件适于安装在柱螺栓装置周围；两轴承杯，每一轴承杯在相应一支承臂上方延伸，并可与摇臂接合；两轴承套，每一轴承套安装在相应一支承臂上，介于相应轴承杯和轴承支承件之间，以提供一内滚道，每一轴承套相对相应支承臂具有充分的径向间隙，使该轴承套可随摇臂的摆动而进动；和多个滚动件，它们位于轴承支承件和每一轴承杯间形成的环形间隙中，使摇臂相对轴承支承件能以转动的方式自由摆动。
12.按照权利要求11所述的摇臂组件，其中，轴承套和相应支承臂之间的径向间隙为介于0.000英寸和0.015英寸间的直径差。
13.按照权利要求11所述的摇臂组件，其中，每一轴承套包括一能与轴承支承件的相应端接合的径向向内延伸的凸缘。
14.按照权利要求11所述的摇臂组件，其中，每一轴承套包括一能与诸滚动件接合的径向向外延伸的凸缘，以限制诸滚动件的轴向窜动。
15.按照权利要求11所述的摇臂组件，其中，每一轴承套包括一在其一端径向向内延伸的凸缘，和一在所述轴承套另一端径向向外延伸的凸缘。
16.按照权利要求11所述的摇臂组件，其中，至少一个轴承杯包括用以与相应支承臂上均键装置接合的键槽装置，以限制它们之间的取向。
全文摘要
轴承支承件的两支承臂沿相反方向延伸，每一支承臂具有一罩在其上的能与摇臂接合的轴承杯。轴承套安装在每一支承臂上，介于相应轴承杯与轴承支承件之间，以提供内滚道。每一轴承套相对相应支承臂具有充分的径向间隙，使轴承套随摇臂的摆动而进动。轴承支承件与每一轴承杯间的环形间隙中的若干滚动件允许摇臂以可相对轴承支承件转动的方式自由摆动。还公开了一种用于安装在摇臂中的轴承组件。
文档编号F01L1/18GK1133626SQ94193601
公开日1996年10月16日 申请日期1994年6月3日 优先权日1993年9月30日
发明者R·V·桑托罗 申请人:托林顿公司