用于可切换滚子摇臂的机械间隙控制的制作方法

相关申请的交叉引用

以下文件以如同完全被提出的方式通过引用结合于此：于2014年10月10日递交的美国临时专利申请no.62/062,503。

本发明涉及在顶置凸轮式内燃机中使用的滚子摇臂，更具体地，涉及具有高升程和低升程或无升程模式的可切换滚子摇臂。

背景技术：

已知滚子摇臂。例如参见美国专利no.7,174,869。该摇臂具有外杆和滚子，其中，该外杆可枢转地安装在内杆的外侧，并且该滚子可转动地安装在位于内杆中的槽内的横轴上。这里，外杆的顶表面可以用作用于高升程凸轮的接触表面，并且滚子的顶表面用作用于低升程凸轮的接触表面。联接元件安装在摇臂的一端，并且来自油源的油用于致动该联接元件。当联接元件被致动时，该联接元件将外杆锁定到内杆，并且需要从动件跟随高升程凸轮并将升程传递到相关联的进气门或排气门的气门杆。当联接元件未被致动时，外杆相对于内杆自由枢转(该运动由空载弹簧吸收)，并且低升程凸轮的运动由内杆传递给气门杆。外杆的这种运动通常被称为空载冲程。

传统上，外杆是一体结构使得联接元件只需要在外杆的一部分上操作。通常，联接装置在外杆的轭部上操作，该轭部横向于摇臂的纵向轴线。传统上，滚子轴被支撑到内杆以保持其相对于内杆的侧向位置。美国专利7,909,007公开了这种类型的滚子摇臂。该从动件提供了空载弹簧以保持凸轮从动件与凸轮之间的接触。

u.s.8,251,032公开了一个发明人的现有的可切换滚子摇臂，其中，联接装置的两个锁定销通过油压向外延伸到每一个外臂下方的锁定位置，并且当油压不足时两个锁定销通过分离的复位弹簧解除联接。u.s.8,251,032以如同完全被提出的方式通过引用结合于此。

u.s.8,726,862和u.s.8,752,513公开了可切换摇臂，该从动件包括由具有平坦部的可致动锁定销形成的联接装置，该锁定销从内杆延伸并且接合在外杆的止挡表面下方。将锁定销预组装在内臂中。

还已知提供用于气门未被激活时的可切换摇臂，其中，内杆和外杆在激活状态下通过联接元件联接在一起，并且在未被激活状态下分开，从而导致没有升程传递给气门杆。

这些现有已知的调节器中的一个问题在于缺少对联接元件的间隙调节，其中，该联接元件在至少一个操作状态下将内杆和外杆相连接。

期望提供一种制造简单、以及可以对联接元件在内杆与外杆之间的间隙进行调节的上述通用型可切换摇臂。

技术实现要素：

简言之，提供了用于内燃机的气门机构、具有至少两种升程模式的可切换滚子摇臂。该升程模式可以是无升程-升程模式或低升程-高升程模式。可切换滚子摇臂包括内杆，该内杆具有第一端和第二端，优选具有中心凹部，滚子通过横轴安装在所述中心凹部中成为凸轮接触表面。设置具有两个外臂的外杆，两个外臂沿内杆的纵向侧面延伸，该内杆可以包括滑块，该滑块作为凸轮接触表面用于高升程-低升程布置。外杆安装成通过枢轴在内杆的第一端处进行枢转运动。空载弹簧连接在内杆和外杆之间。联接装置位于内杆或外杆的一者上的与枢轴相对的一端处并且包括锁定销，该锁定销被布置成在锁定位置和解锁位置之间在纵向方向上运动，其中，在锁定位置，内杆和外杆连接在一起以至少在气门的致动方向上运动，在解锁位置，内杆相对于外杆可枢转。具有联接表面和止挡表面的联接突出部位于内杆或外杆的另一者上。锁定销在锁定位置中接合在联接表面的下方，并且内杆或外杆的另一者上的止挡部接触内杆或外杆的一者上的相对止挡部。锁定销包括在限定平坦部高度处的平坦部，该平坦部在锁定位置中接触联接表面，其中，锁定销选自具有不同的平坦部高度的多个锁定销，以设定期望的机械联接装置间隙。锁定销平坦部的表面可以与销的纵向轴线成角度(如美国专利7,055,479所示)或水平。除了锁定销平坦部高度之外，锁定销外径和其相应孔之间的间距还可能影响机械间隙，这是由于该间距与锁定销的倾斜量直接相关。因此，在机械间隙的计算中，选择合适的锁定销的时应该考虑该变量。

优选地，锁定销由硬化钢制成。

在一个优选的布置中，可切换滚子摇臂包括位于壳体中的防转动止挡销，该防转动止挡销接触纵向延伸的平坦部并防止锁定销转动，并且该防转动止挡销用作用于锁定销在锁定位置的止挡部。

在一种布置中，可切换滚子摇臂的联接装置位于外杆上，并且在解锁位置中，滚子摇臂提供零升程。

在一种布置中，凸轮从动件滚子通过横轴连接到内杆，并且形成凸轮从动表面。

在一个优选布置中，止挡部位于内杆上并由横轴的端部形成，并且相对止挡部由外杆上的止挡突出部形成。

在另一方面，提供了对用于例如上述可切换滚子摇臂的联接装置间隙进行调节的方法，该方法包括提供上述的用于内燃机的气门机构、具有至少两种升程模式的可切换滚子摇臂。在组装期间，最初安装的锁定销是计量锁定销，该计量锁定销具有设定为固定尺寸的计量平坦部高度。然后，在锁定位置中对联接装置的位于联接表面和计量锁定销的平坦部之间的间隙进行测量。在测量之后，移除计量器锁定销，并且选择具有通过利用与计量锁定销的测量间隙来确定的平坦部高度的锁定销，然后安装选择的锁定销，以提供期望的联接装置间隙。

在一个优选的其他步骤中，然后测量联接装置的间隙，以确认间隙在期望的范围内。优选地，锁定销被选择为具有使得联接装置间隙在25至200微米范围内的平坦部高度。

然后可以通过在壳体内组装复位弹簧、垫圈和锁环以将锁定销保持在适当的位置来完成组装。

优选地，与锁定销的平坦部接触的防转动销也组装在壳体中。

本发明的其他方面在下文和权利要求中进行描述，并且在此不再重复。

附图说明

当结合示出本发明优选实施例的附图阅读时，将更好地理解上述发明内容和以下详细描述。在附图中：

图1是根据本发明第一实施例的具有无升程和升程操作模式的可切换滚子摇臂的立体图。

图2是图1的可切换滚子摇臂的分解立体图。

图3是通过示出的联接装置获得的图1的可切换滚子摇臂在解锁位置的局部剖视图。

图4是通过示出的联接装置获得的图1的可切换滚子摇臂在锁定位置的局部剖视图。

图5是用于间隙调节的锁定销的详细立体图。

图6是外杆、滚子和横轴的立体图，其中内杆被移除，横轴的端部形成传输端止挡部特征。

图7是穿过在锁定、端部位置中的传输端止挡部特征的局部剖视立体图。

图8a-8c示出具有不同平坦部高度的三个锁定销。

具体实施方式

以下描述中所使用的特定术语仅是为了方便而非限制。词语“前”、“后”、“上”和“下”指代所参照的附图中的方向。词语“向内”和“向外”是指朝向和远离附图中所参照的部分的方向。对描述为“a、b或c中的至少一者”(其中，a、b和c表示被列出的条目)的条目列表的引用是指条目a、b或c中的任一单个或其组合。术语包括以上具体指出的词语、其派生词和类似含义的词语。

参照图1和图2，示出了可切换滚子摇臂10的优选实施例。可切换滚子摇臂10用于内燃机的气门机构(未示出)并且具有至少两种升程操作模式。在可切换滚子摇臂10的图示性实施例中，升程模式是全升程模式和根据发动机的具体工作状态允许相关联的气门不被激活的升程模式。

可切换滚子摇臂10包括内杆20，该内杆20具有第一端22和第二端24。优选地，设置中心凹部34，滚子38通过横轴36安装在该中心凹部34中。然而，内杆20也可只包括滑块来代替滚子。如图2-4中详细地示出，联接突出部26位于内杆20的第二端24上并且包括联接表面27。如图1-4所示，空载弹簧接触臂30a、30b位于内杆20的每一侧上。

设置外杆40，该外杆40具有沿内杆20的纵向侧面延伸的两个外臂42a、42b。通过枢轴32安装外杆40以用于在内杆20的第一端22处的枢转运动。如图1-4中详细地示出，外杆40包括空载弹簧承载部46a、46b。另外，弹簧柱68a、68b位于外杆40的第二端处，空载弹簧62a、62b的绝大部分安装在该外杆40上，如图1中详细地示出。这些空载弹簧62a、62b包括下弹簧臂64a、64b和上弹簧臂66a、66b，该下弹簧臂与外杆40上的空载弹簧承载部46a、46b接合，该上弹簧臂接合在内杆20上的空载弹簧臂30a、30b的下方。空载弹簧62a、62b被构造成对内杆20上的空载弹簧臂30a、30b施加向上的力，使得内杆20被向上偏压，从而滚子38处于最高位置。

联接装置50位于内杆20或外杆40中的一者上，并且在该优选实施例中，如图1-4所示，联接装置50位于外杆40上的与枢轴32相对的一端上。联接装置50包括锁定销54，该锁定销54布置成在锁定位置(如图4所示)与解锁位置(如图3所示)之间在壳体52中的纵向方向上运动，在锁定位置，内杆20和外杆40连接在一起以至少在气门的致动方向上运动，在解锁位置，外杆40相对于内杆20可枢转。联接装置50还包括弹簧57，该弹簧将锁定销54偏压到如图4所示的锁定位置。弹簧57经由保持垫圈58和锁环59保持在适当的位置。销54、弹簧57、保持垫圈58和卡环59均位于壳体52中的阶梯孔53(在图3中示出)内，该壳体位于外臂40的第二端。用于容纳支撑头的托座78位于外杆40的底侧，支撑头可以位于发动机缸体或发动机缸盖中的间隙调节装置上。油路80位于托座78中并且通向锁定销54上的轴肩区域中的孔53。

如图6和图7所示，用于滚子38的横轴36延伸穿过内杆20的侧壁中的孔35，以在内杆20上形成止挡部，当锁定销54位于锁定位置中时，该止挡部接触外杆40的外臂42a、42b上的传输端止挡部44a、44b。如图7所示，底切部45a、45b形成在传输端止挡部44a、44b和外杆40的内壁之间，以允许横轴36的端部37完全接触传输端止挡部44a、44b。

如图2-5所示，锁定销54具有处于限定平坦部高度(在图3和图5中表示为h)处的平坦部56，在锁定位置处，该平坦部56接触联接表面27(如图4所示)。如图2-4所示，防转动止挡销48位于壳体52中，该防转动止挡销48接触纵向延伸的平坦部56并防止锁定销54转动，以及用作用于锁定销54在锁定位置处的止挡部，如图4所示。优选地，锁定销54由硬化钢制成。

在图1-4所示的可切换滚子摇臂10的实施例中，经由油路80施加的油压作用在锁定销54上的轴肩上，以抵抗弹簧57的该力将销54移动到解锁位置(图3所示)，该解锁位置允许内杆20围绕枢轴32相对于外杆上下运动，从而使与指状杆10相关联的气门不被激活。

如图4所示，对于绝大多数机动车辆应用而言，优选地，内杆20上的联接突出部26与锁定销54之间的间隙x在25至200微米的范围内，以提供最佳功能。所述范围被认为是示例性的并且是非限制性的，这是因为该范围可以根据具体应用而变化。在组装之后和/或在安装期间通常需要调节间隙x以便满足期望的或所需的测量范围。在当前情况下，锁定销54选自诸如图8a-8c中所示的锁定销54a、54b、54c等多个锁定销，这些锁定销具有不同平坦部高度ha、hb、hc以设定期望的机械联接装置间隙x。

还提供了对用于可切换滚子摇臂10的联接装置间隙进行调节的方法。该方法包括提供如上所述的可切换滚子摇臂10，其用于内燃机气门机构并且具有至少两种升程模式。根据该方法，最初安装的锁定销54是计量锁定销，该计量锁定销具有设定为固定尺寸的计量平坦部高度h。在锁定位置(如图4所示)对联接装置50的在联接表面27与计量锁定销54的平坦部56之间的间隙x进行测量。然后移除计量锁定销54，选择例如具有平坦部高度ha、hb、hc的诸如54a、54b、54c等的锁定销，其中，该平坦部高度可以通过利用与计量锁定销54之间的测量间隙来确定。对锁定销54a、54b、54c进行选择以提供在预定范围内的期望的联接装置间隙x。

当已经选择并且安装时，测量联接装置的间隙x，以确认间隙x在期望的范围内。优选地，选择具有平坦部高度ha、hb、hc的锁定销54a、54b、54c，从而使得联接装置间隙x在25至200微米的范围内。

当已经确认时，将复位弹簧57、垫圈58和锁环59插入壳体52中的锁定销54的后方，以将锁定销54保持在适当的位置。优选地，防转动销48还被安装在壳体52中并且接触锁定销54的平坦部56。

虽然已经详细地描述了本发明的优选实施例，但是本领域技术人员将会认识到，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对可切换滚子摇臂做出其它改变。在不脱离本发明的范围的情况下，可以设置其它类型的联接布置，并且可以改变内杆和外臂的具体构造。因此，本发明的范围不应被上述优选实施例限制，而是应当由权利要求书来限定。