摇臂的制作方法

摇臂
1.本技术要求于2020年5月29日提交的美国临时专利申请63/032,173的优先权权益，该申请全文以引用方式并入本文。
技术领域
2.本技术涉及摇臂组件，并且更具体地涉及用于例如内燃机的气门机构的可切换摇臂组件。可实现停用和其他可变气门致动技术。
3.相关技术
4.内燃机包括气门机构组件。气门机构组件包括用于控制进气门和排气门的打开和关闭的摇臂。摇臂是一种往复杆，它将旋转凸轮轴瓣的径向运动转换为控制气门的打开和关闭的线性运动。摇臂安装在摇臂轴上，一端与旋转凸轮轴瓣直接或间接接触，另一端在结构上与气门连接。
5.已经引入了可变气门致动机构(诸如气缸停用和可变气门升程)以在发动机轻负荷期间改善内燃机的发动机性能、燃料经济性和/或排放。为了支撑可变气门致动机构，可使用可切换摇臂。可切换摇臂包括彼此可旋转地联接的一对臂。这对臂能够在闩锁状态与未闩锁状态之间切换，在闩锁状态下，它们被阻止相对于彼此旋转，而在未闩锁状态下，它们被允许相对于彼此旋转。
6.本文所提供的描述是为了一般地呈现本公开的上下文的目的。当前指定的发明人的工作，在某种程度上其在本部分以及在提交时可能不具有其他资格作为现有技术的说明书的各个方面中进行描述，既不明确也不暗示地被承认为针对本公开的现有技术。


技术实现要素：

7.为了获得优点并且根据如本文体现和广泛描述的本公开的目的，本公开的一个方面可提供一种摇臂组件，该摇臂组件可包括外臂和内臂，外臂包括被构造成接纳摇臂轴的外摇臂轴孔，内臂包括被构造成接纳该摇臂轴的内摇臂轴孔。内臂可被构造成经由延伸穿过外摇臂轴孔和内摇臂轴孔的摇臂轴而选择性地相对于外臂旋转。该摇臂组件还可包括闩锁销，该闩锁销可移动地安置在外臂中并且被构造成在闩锁位置与未闩锁位置之间移动，在闩锁位置，该闩锁销与内臂接合以锁定内臂与外臂之间的相对旋转，在未闩锁位置，该闩锁销与内臂脱离以允许内臂与外臂之间的相对旋转。该摇臂组件还可包括空动弹簧。该空动弹簧可包括连接到该内臂的在该内摇臂轴孔上方的连接部分的第一端部，和连接到该外臂的第二端部。内臂可包括内臂止动构件，该内臂止动构件被构造成与外臂的对应的外臂止动构件接触，其中内臂止动构件在内摇臂轴孔下方从与内臂的在内摇臂轴孔上方的部分基本上相对的一侧延伸。
8.根据另一示例性方面，外臂可包括辊，该辊被构造成与iii型气门机构组件的凸轮轴瓣连接。该辊可从摇臂轴侧向地定位，并且闩锁销可位于该辊上方。在一些示例性方面，空动弹簧的第二端部可连接到外臂的大致位于该辊与摇臂轴之间的部分。在另一个示例性方面，空动弹簧的第二端部可连接到外臂的大致位于摇臂轴与闩锁销之间的部分。
9.在又一示例性方面，外臂可包括用于接纳闩锁销的闩锁销座，其中该闩锁销座可包括在远离内臂的一侧上固定到该闩锁销座的凸缘，和设置在该凸缘与闩锁销之间以使闩锁销朝向内臂偏置的回位弹簧。
10.根据又另一示例性方面，闩锁销可包括被构造成与内臂接合的凹陷平坦表面。
11.在各种示例性方面，该摇臂组件还可包括安置在内臂中的推动销。该推动销可被构造成选择性地将闩锁销从闩锁位置推动到未闩锁位置，以允许外臂相对于内臂旋转。根据一个示例性方面，内臂可包括用于可移动地接纳推动销的内孔。该内孔可位于内臂的台阶部分中，其中该台阶部分可限定内闩锁表面，该内闩锁表面被构造成与处于闩锁位置的闩锁销接合。
12.根据另一示例性方面，推动销的移动可由液压控制，并且内臂可限定液压通路，该液压通路用于将控制流体从邻近摇臂轴的油道供应到内孔中的推动销。
13.在又一示例性方面，连接部分可包括在远离内摇臂轴孔的方向从内臂的顶表面延伸的连接器突片。
14.在一些示例性方面，外臂可包括一对侧壁，这对侧壁在基本上垂直于摇臂轴的旋转轴线的方向上基本上平行于彼此延伸，其中内臂可至少部分地可旋转地设置在这对侧壁之间。因此，空动弹簧可包括一对空动弹簧，每个空动弹簧连接在内臂的连接部分与外臂的每个侧壁之间。
15.本公开的各种示例性方面还可提供一种包括外臂和内臂的摇臂组件。外臂可包括被构造成接纳摇臂轴的外摇臂轴孔和被构造成与iii型气门机构组件的凸轮轴瓣连接的辊，其中该辊可从外摇臂轴孔侧向地定位。内臂可包括被构造成接纳摇臂轴的内摇臂轴孔。内臂可被构造成经由延伸穿过外摇臂轴孔和内摇臂轴孔的摇臂轴而选择性地相对于外臂旋转。该摇臂组件还可包括闩锁销，该闩锁销在该辊上方可移动地安置在外臂中并且被构造成在闩锁位置与未闩锁位置之间移动，在闩锁位置，该闩锁销与内臂接合以锁定内臂与外臂之间的相对旋转，在未闩锁位置，该闩锁销与内臂脱离以允许内臂与外臂之间的相对旋转。
16.该摇臂组件还可包括空动弹簧，该空动弹簧包括连接到内臂的位于内摇臂轴孔上方的连接部分的第一端部，和在外摇臂轴孔与闩锁销之间的位置处连接到外臂的第二端部。
17.根据一个示例性方面，该摇臂组件还可包括安置在内臂中的推动销，其中该推动销可被构造成选择性地将闩锁销从闩锁位置推动到未闩锁位置，以允许外臂相对于内臂旋转。内臂可包括用于可移动地接纳推动销的内孔。在另一示例性方面，推动销的移动可由液压控制，并且内臂可限定液压通路，该液压通路用于将控制流体从邻近摇臂轴的油道供应到内孔中的推动销。
18.根据又一示例性方面，外臂可包括一对侧壁，这对侧壁在基本上垂直于摇臂轴的旋转轴线的方向上基本上平行于彼此延伸，其中内臂至少部分地可旋转地设置在这对侧壁之间。在又另一示例性方面，空动弹簧可包括一对空动弹簧，每个空动弹簧连接在内臂的连接部分与外臂的每个侧壁之间。
19.其他目的及优势将一部分在下面的描述中阐述，一部分将从描述中显而易见，亦或许可通过实践公开内容而获晓。借助于所附权利要求书中特别指出的要素和组合，也将
实现和达到其目的及优势。
附图说明
20.并入本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出了本公开的示例性实施方案，并且与说明书一起用于解释本公开的原理。
21.图1是根据本公开的一个示例性实施方案的摇臂组件的透视图。
22.图2是图1的摇臂组件的局部截面图，示出了内臂内从摇臂轴到推动销的液压通路。
23.图3是图1的摇臂组件的截面图，示出了示例性闩锁机构。
24.图4是图1的摇臂组件的截面图，示出了处于闩锁状态的闩锁机构。
25.图5是示出图1的摇臂组件在闩锁状态下的操作的示意图。
26.图6是图1的摇臂组件的截面图，示出了处于未闩锁状态的闩锁机构。
27.图7是示出图1的摇臂组件在未闩锁状态下的操作的示意图。
具体实施方式
28.现在将详细参考附图中的示出的示例。在所有附图中，将尽可能使用相同的附图标记表示相同或相似的部件。诸如“左”、“右”、“上”和“下”的方向性附图标记是为了易于参考附图。
29.图1至图3示出了根据本公开的一个示例性实施方案的用于内燃机的可切换摇臂组件1。本公开的摇臂组件1可被构造成支撑内燃机中的各种可变气门致动机构。虽然将结合特定气缸停用机构来描述本公开的示例性实施方案，但是本公开可应用于可变气门升程系统或任何其他合适的可变气门致动机构。此外，虽然将结合特定iii型气门机构架构(例如，单个顶置凸轮轴构型)来描述所公开的实施方案，但是本公开可应用于许多其他类型的气门机构系统和构型，或与之结合使用。
30.摇臂组件1可定位在旋转凸轮轴瓣与气门的杆(或间隙调节器)之间以控制气门的升程轮廓。为了进行示意性的说明，摇臂组件1的被构造成与旋转凸轮轴瓣连接的一侧称为凸轮侧3，并且摇臂组件1的被构造成与气门杆连接的相对侧称为气门侧7。
31.摇臂组件1可包括外臂10、内臂30、闩锁机构70和空动组件40。外臂10和内臂30可经由具有摇臂轴轴线的摇臂轴25可旋转地彼此联接。摇臂轴25可以是自由浮动轴，以使磨损和摩擦损失最小化。摇臂轴25可包括衬套或另一结构以减轻剪切或磨损，或提供对准。外臂10可包括基本上平行于彼此延伸的一对侧壁11、19。侧壁11和19可经由在其间延伸的侧表面彼此连接。例如，侧表面可包括连接到外臂止动构件17的材料或形成外摇臂轴孔15的材料。内臂30可至少部分地安置在侧壁11和19之间，如图1最佳所示。外臂10可在侧壁11和19中的每一者中限定外摇臂轴孔15，并且内臂30可限定内摇臂轴孔34。摇臂轴25按顺序穿过侧面11的外摇臂轴孔15、内摇臂轴孔34和侧面19的外摇臂轴孔15，以与外臂10和内臂30可旋转地接合。
32.内臂30可包括凸轮侧3中的头部部分31和气门侧7中的尾部部分39。内摇臂轴孔34可位于头部部分31与尾部部分39之间的中点附近。内臂30可具有大致细长的主体，其尺寸轮廓从内摇臂轴孔34到尾部部分39减小。象脚28可联接到尾部部分39，用于直接或间接与
气门杆或与气门相关联的任何其他合适的结构连接。象脚28可连接到延伸穿过在尾部部分39内限定的孔(未示出)的螺杆27。螺杆27然后可经由螺母29固定到尾部部分39。可另选地或除此之外使用本领域已知的任何其他合适的联接机构。在一些示例性实施方案中，尾部部分39还可包括间隙调节器或与象脚28相关联的其他胶囊。可切换设备(诸如堞形装置)可安装在尾部部分39中。供油件可安装在内臂30上或该内臂内，以提供对间隙调节器或安装在尾部部分39中的可切换设备或其他胶囊的控制。此类示例不是穷举性的，并且其他可变气门致动或间隙调节胶囊或其他组件可包括在内臂30上。
33.外臂10可包括辊22，该辊用于与气门机构的旋转凸轮轴瓣连接以将气门升程轮廓赋予摇臂组件1。在图1所示的所公开的实施方案中，辊22被构造成与iii型气门机构组件的凸轮轴瓣连接。辊22由轴承轴24可旋转地支撑，该轴承轴可在一对侧壁11和19之间固定到外臂10。轴承轴24可包括滚针轴承和/或衬套轴承，以使摩擦损失和磨损最小化。侧壁11和19各自可限定轴承孔14以接纳轴承轴24的端部。在一些示例性实施方案中，可使用滑动表面来代替辊22。
34.闩锁机构70可位于辊22上方，用于选择性地锁定和解锁外臂10与内臂30之间的相对旋转运动。例如，如图1最佳所示，辊22可附接到外臂10的一端，该端相对于摇臂轴25侧向定位，并且闩锁机构70可位于辊22上方。将闩锁机构70放置在辊22正上方可能需要比现有技术更少的闩锁力来操作闩锁机构70。而且，力从头部部分31经过闩锁机构70到尾部部分39的传递在锁定状态期间保持有效。位于辊22上方并且侧向地定位成远离摇臂轴25(而不是位于摇臂轴25上方或更靠近尾部部分39)产生了用于在锁定状态和解锁状态之间切换的良好的力平衡。可以说，闩锁机构侧向地定位，使得空动弹簧45(例如通过连接销49)安置在外摇臂轴孔15与闩锁机构70之间。在锁定状态下，外臂10被阻止相对于内臂30旋转，使得外臂10和内臂30可充当单个单元并且将旋转凸轮轴瓣的径向运动直接传递到气门。在解锁状态下，外臂10被允许相对于内臂30旋转，使得旋转凸轮轴瓣的转移到外臂10的径向运动可被耗散和丢失。
35.如图3最佳所示，闩锁机构70可包括安置在外臂10中的一对闩锁销74和安置在内臂30中的一对推动销76。侧壁11和19中的每一者可限定闩锁销座12以容纳每个闩锁销74。闩锁销座12可以是中空圆柱体，并且包括固定在中空圆柱体的远离内臂30的外端的凸缘72。闩锁销74可具有盖的形状，该盖具有内部凹槽79。回位弹簧75可设置在凸缘72与闩锁销74之间并且至少部分地被接纳在内部凹槽79内。回位弹簧75可被构造成将闩锁销74朝向内臂30偏置。
36.闩锁销74可形成外闩锁表面71，该外闩锁表面被构造成与形成于内臂30中的内闩锁表面84接合。在一个示例性实施方案中，外闩锁表面71可在面向内闩锁表面84的侧面上包括凹陷平坦表面，如图3所示。通过例如机加工面向内闩锁表面84的侧面来形成的该凹陷平坦表面可减少接触应力和/或避免同心问题。在另选实施方案中，外闩锁表面71可包括闩锁销74的外表面处的周向台阶部分。在另一另选实施方案中，闩锁销74可在没有凹陷平坦表面或台阶部分的情况下形成圆形销形状，并且闩锁销74的圆形外表面可用作外闩锁表面71，用于与内闩锁表面84接合。
37.内臂30的头部部分31可包括台阶部分82，其限定内闩锁表面84，该内闩锁表面被构造成与闩锁销74的外闩锁表面71接合。在台阶部分82中，内臂30可形成内孔32，该内孔在
平行于摇臂轴25的旋转轴线的方向上延伸穿过台阶部分82的整个宽度。一对推动销76可安置在内孔32内。每个推动销76可在面向另一推动销76的侧面上形成内部凹槽，使得这对推动销76可共同在其间形成压力室73。每个推动销76可被构造成选择性地延伸出内孔32并且将对应的闩锁销74推入外臂的闩锁销座12中，使得外臂10可相对于内臂30旋转。
38.在一些示例性实施方案中，推动销弹簧77可设置在压力室73内以抵靠一对推动销76施加向外的弹簧力。推动销弹簧77的弹簧力(例如，弹簧常数)可小于回位弹簧75的弹簧力，使得推动销76可通常在内臂30的内孔32内保持回缩。在另一示例性实施方案中，可完全省略推动销弹簧77。
39.推动销76的移动可液压控制。例如，如图2最佳所示，内臂30可限定液压通路80，该液压通路用于将控制流体(例如，发动机油)从摇臂轴25和/或内摇臂轴孔34上的油道供应到压力室73。内臂30可使用一个或多个气门、塞和/或偏流元件85来限定液压通路80并且密封任何非预期的泄漏通道。
40.图4和图5以及图6和图7示意性地示出了当闩锁机构70分别处于闩锁状态和未闩锁状态时摇臂组件1的示例性操作特性。根据一个示例性方面，闩锁状态可表示正常稳定状态，其中闩锁机构70锁定外臂10，使其不能相对于内臂30旋转。在该闩锁状态下，旋转凸轮轴瓣90的径向运动可经由摇臂组件1传输到气门100，如图5所示。另一方面，未闩锁状态可表示特殊的停用状态，其中闩锁机构70允许外臂10相对于内臂30旋转。在该未闩锁状态下，旋转凸轮轴瓣90的径向运动不被传输到气门100，如图7所示。
41.在闩锁状态期间，控制流体的液压保持低于克服回位弹簧75的力所需的阈值压力。因此，回位弹簧75可保持闩锁销74从外臂10伸长并且进入内臂30的台阶部分82中，其中闩锁销74的外闩锁表面71接合内臂30的内闩锁表面84，如图4所示。为了从闩锁状态转变到未闩锁状态，可将控制流体的液压增大到阈值压力以上以克服回位弹簧75的力。增大的液压使压力室73内的压力增大，这进而可使销76伸长出内孔32并且将闩锁销74推出台阶部分82并进入外臂10内的回缩位置，如图6所示，从而允许外臂10相对于内臂30旋转。
42.如上所述，摇臂组件1可包括空动组件40，该空动组件使外臂10远离内臂30偏置，以便在未闩锁状态期间保持辊22与凸轮轴瓣90之间的接触。为了提供旋转止动机构，外臂10可包括一个或多个外臂止动构件17，并且内臂30可包括一个或多个内臂止动构件37，如图1所示。外臂10的侧壁11、19中的一者或两者可包括外臂止动构件17，或者外臂止动构件可包括将侧壁11、19连接以用于协调旋转的主体部分。
43.每个外臂止动构件17与对应的内臂止动构件37对准。在未闩锁状态下，外臂10不再与内臂30锁定，并且被允许在第一旋转方向上相对于内臂30旋转。在该解锁状态期间，内臂止动构件37和外臂止动构件17可防止外臂10在与第一旋转方向相反的第二旋转方向上旋转超过预定位置。
44.根据一些示例性方面，外臂止动构件17和内臂止动构件37可定位在摇臂轴25下方的常常被认为是死空间的空间中。例如，一个或多个外臂止动构件17可从外摇臂轴孔15的周边向下延伸，并且一个或多个对应的内臂止动构件37可从内摇臂轴孔34的周边向下延伸。
45.参考图1，摇臂组件1可包括一对空动组件40，每个空动组件将内臂30连接到外臂10的侧壁11和19中的每一者。在一些另选实施方案中，摇臂组件1可包括仅一个空动组件
40，该空动组件将内臂30连接到侧壁11和19中的仅一者。
46.空动组件40可包括头部42、脚部48，和设置在头部42与脚部48之间的空动弹簧45。头部42可联接到内臂30，并且脚部48可联接到外臂10。为了促进联接，内臂30可包括从其顶表面35向上延伸的连接器突片36。头部42可经由连接器销41联接到连接器突片36，该连接器销在平行于摇臂轴25的旋转轴线的方向上延伸穿过头部42。连接器销41可以是枢轴销，允许头部42在基本上垂直于摇臂轴25的旋转轴线的径向方向上旋转。类似头部42，脚部48可经由连接销49可旋转地联接到外臂10。外臂10的与脚部48连接的部分可大致位于辊22与摇臂轴25之间以及摇臂轴25与闩锁销座12之间。根据本公开的一个示例性方面，连接器突片36位于内摇臂轴孔34上方，并且内臂台阶构件37在内摇臂轴孔34下方从相对于内摇臂轴孔34基本上与连接器突片36相对的一侧延伸。连接器突片36可在内摇臂轴孔34上方居中，使空动弹簧45与外摇臂轴孔15相切。
47.根据另一示例性方面，头部杆43从头部42延伸，并且脚部杆47从脚部48延伸。头部杆43可以是管状构件，其尺寸和构造被设置成将脚部杆47滑动地接纳在其中。空动弹簧45定位在头部杆43和脚部杆47上方。因此，空动弹簧45的内径可大于头部杆43的外径并且小于头部42和脚部48的占地面积。当在未闩锁状态期间外臂10相对于内臂30旋转时，头部42与脚部48之间的距离可减小，导致空动弹簧45抵靠外臂10施加弹簧力。该弹簧力可在外臂10相对于内臂30移动期间保持辊22与凸轮轴瓣90之间的可靠接触，同时补偿移动内臂10的惯性力。
48.考虑到本文公开的实例的说明书和实践，其它实现方式对于本领域技术人员将是显而易见的。