具有用于汽缸停用和引擎制动构型的间隙管理的摇臂组件的制作方法

1.本公开一般涉及用于阀系组件的摇臂组件，并且更具体地涉及结合汽缸停用(cda)和减压制动的摇臂组件。


背景技术：

2.除了车轮制动器之外，压缩引擎制动器可在由重型或中型柴油引擎驱动的相对较大的车辆例如卡车上用作辅助制动器。压缩引擎制动系统被布置为在被启动时，当引擎汽缸中的活塞处于其压缩冲程的上止点位置附近时，提供汽缸的排气阀的附加开启，使得压缩空气可通过排气阀释放。这导致引擎充当消耗功率的空气压缩机，这会减慢车辆。
3.在与压缩引擎制动器一起使用的典型阀系组件中，排气阀由借助气门横臂与排气阀接合的摇臂致动。摇臂响应于旋转凸轮轴上的凸轮而摇动，并向下按压气门横臂，该气门横臂本身向下按压排气阀以将其开启。还可在阀系组件中提供液压间隙调节器以移除在阀系组件中各部件之间产生的任何间隙或空隙。在一些iii型摇臂构型中，希望提供使汽缸停用iii型摇臂的间隙变化、闩锁销行进和闩锁接触应力最小化的制造解决方案。
4.本文所提供的背景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背景技术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：

5.本发明公开了一种能够基于凸轮轴的旋转在第一模式和第二模式下操作的iii型摇臂组件，该摇臂组件包括摇杆轴和第一摇臂组件。第一摇臂组件接纳摇杆轴并且被构造成基于与第一凸轮凸角的接合在第一模式下围绕摇杆轴旋转。第一摇臂组件总共包括阀侧摇臂、凸轮侧摇臂和闩锁销。阀侧摇臂限定阀侧摇臂孔。凸轮侧摇臂限定凸轮侧摇臂孔。闩锁销组件由阀侧摇臂孔和凸轮侧摇臂孔接纳，并且选择性地联接阀侧摇臂和凸轮侧摇臂以用于在第一模式下同时移动，并且在第二模式下使阀侧摇臂和凸轮侧摇臂脱离。闩锁销组件包括闩锁销、闩锁活塞、塞和偏置构件。闩锁销由凸轮侧摇臂孔接纳。闩锁活塞由阀侧摇臂孔接纳。塞在第二模式下的操作期间选择性地在凸轮侧孔中平移以设定闩锁销的回缩位置，从而设定闩锁深度。偏置构件将闩锁销偏置到阀侧摇臂孔中。
6.根据附加特征，凸轮侧摇臂孔和阀侧摇臂孔具有等效直径。塞可螺纹连接到凸轮侧摇臂孔中。可流动粘合剂可设置在塞和凸轮侧摇臂孔之间。阀侧摇臂孔和凸轮侧摇臂孔可被机加工成组装位置。
7.在其他特征中，闩锁活塞可限定锥形部，该锥形部被构造成在凸轮侧臂相对于阀侧臂运动时朝向阀侧臂推动闩锁活塞。凸轮侧臂可在具有闩锁活塞的锥形部的接合端处限定倒角。闩锁销可限定其外径上的闩锁销锥形部。闩锁销锥形部可包括朝向阀侧臂渐缩的第一锥形部和远离阀侧臂渐缩的第二锥形部。在一个示例中，第一锥形部和第二锥形部为
约八度。
8.根据其他特征，活塞包括延伸部分，该延伸部分被构造成使活塞远离阀侧孔的端面偏移。闩锁销包括阶梯状直径，该阶梯状直径具有大于第二直径部分的第一直径部分。凸轮侧摇臂孔和阀侧摇臂孔可被同时机加工成组装位置。第二模式可包括汽缸停用。第一摇臂组件是排气摇臂组件。iii型摇臂组件还包括被构造用于选择性引擎制动的第二摇臂组件。
9.根据本公开的附加特征构造的iii型摇臂组件能够基于凸轮轴的旋转在第一模式和第二模式下操作，该摇臂组件包括摇杆轴和第一摇臂组件。第一摇臂组件接纳摇杆轴并且被构造成基于与第一凸轮凸角的接合在第一模式下围绕摇杆轴旋转。第一摇臂组件总共包括阀侧摇臂、凸轮侧摇臂和闩锁销。阀侧摇臂限定阀侧摇臂孔。凸轮侧摇臂限定凸轮侧摇臂孔。闩锁销组件由阀侧摇臂孔和凸轮侧摇臂孔接纳，并且选择性地联接阀侧摇臂和凸轮侧摇臂以用于在第一模式下同时移动，并且在第二模式下使阀侧摇臂和凸轮侧摇臂脱离。闩锁销组件包括闩锁销、闩锁活塞和偏置构件。闩锁销由凸轮侧摇臂孔接纳。闩锁活塞由阀侧摇臂孔接纳。偏置构件将闩锁销偏置到阀侧摇臂孔中。闩锁活塞限定锥形部，该锥形部被构造成在凸轮侧臂相对于阀侧臂运动时朝向阀侧臂推动闩锁活塞。
10.根据附加特征，凸轮侧臂在具有闩锁活塞的锥形部的接合端处限定倒角。闩锁销限定其外径上的闩锁销锥形部。闩锁销锥形部包括朝向阀侧臂渐缩的第一锥形部和远离阀侧臂渐缩的第二锥形部。活塞包括延伸部分，该延伸部分被构造成使活塞远离阀侧孔的端面偏移。闩锁销可包括阶梯状直径，该阶梯状直径具有大于第二直径部分的第一直径部分。凸轮侧摇臂孔和阀侧摇臂孔可被同时机加工成组装位置。第二模式可包括汽缸停用模式。第一摇臂组件是排气摇臂组件。iii型摇臂组件还包括被构造用于选择性引擎制动的第二摇臂组件。
附图说明
11.根据具体实施方式和附图，将更全面地理解本公开，其中：
12.图1是根据本公开的一个示例构造的结合了两对摇臂组件的局部阀系组件的第一透视图，该两对摇臂组件各自包括进气摇臂、排气摇臂以及引擎制动摇臂；
13.图2是图1的局部阀系组件的第二透视图，并且以摇臂组件中的一者示出；
14.图3是引擎制动摇臂和相关联的偏置组件的第一透视图；
15.图4是图1的停用进气摇臂组件的透视图；
16.图5是图4的停用摇臂组件的闩锁组件的剖视图；
17.图6是图1的停用排气摇臂组件的前视图；
18.图7是图1的制动摇臂组件的透视图；
19.图8是沿图7的线8
‑
8截取的制动摇臂组件的剖视图；
20.图9是图7的制动摇臂组件的机械引擎制动囊形件的细部图；
21.图10是图7的引擎制动囊形件的取向狭槽的细部图；
22.图11是图9的引擎制动囊形件的侧视图，并且示出了上部囊形件和下部囊形件之间以及引擎制动囊形件和横臂之间的间隙；
23.图12是图11的引擎制动囊形件的侧视图，并且以引擎制动器接通示出；
24.图13是图12的引擎制动囊形件的侧视图，并且以引擎制动器断开示出；
25.图14是以升程模式(闩锁接合)示出的停用摇臂组件的闩锁组件的剖视图；
26.图15是图14的闩锁组件的剖视图，并且被示出为处于转变(凸轮在基圆上，闩锁回缩)；
27.图16是图15的闩锁组件的剖视图，并且在汽缸停用(最大空转)期间示出；
28.图17是本公开的停用摇臂组件的闩锁组件的剖视图，并且被示出为识别闩锁的第一外径和第二外径，该闩锁组件具有螺纹塞，该螺纹塞封闭闩锁孔的端部并且用于将cda中的闩锁深度设定为凸轮侧臂与闩锁之间的受控距离；
29.图18是图17的凸轮侧臂、阀侧臂、闩锁和闩锁活塞的细部图；
30.图19是根据附加特征的闩锁组件的详细剖视图，并且以闩锁活塞示出，该闩锁活塞具有锥形部分和圆形件以将闩锁活塞推回，其中凸轮侧臂相对于阀侧臂运动(cda模式)；
31.图20a是根据本公开的一个示例的被示出为定位成用于机加工的本公开的摇臂组件的侧视图；
32.图20b是根据本技术的一种机加工方法的摇臂组件的端视图，该摇臂组件被示出为具有用于以相同内径修整两个闩锁孔的扩孔件、磨轮或修整工具；
33.图21a示出了现有技术的闩锁和阀侧臂孔；
34.图21b示出了图21a的现有技术的闩锁和阀侧臂孔，并且示出了用于承受高负载的窄接触表面；
35.图22是基于图21a的现有技术构型的负载的亚表面应力；
36.图23是根据本公开的一个示例的闩锁销的近距离视图，并且以在外径上的小倾斜部示出；
37.图24是图25的闩锁销的外径的细部图，并且以在两个直径上的约0.8度的闩锁销外径示出；并且
38.图25是基于图23和图24的构型的负载的亚表面应力。
具体实施方式
39.在摇臂的上下文中进行以下讨论，该摇臂用于打开被构造在iii型压缩引擎制动系统中的排气阀。该讨论关注于具有主升程凸轮和引擎制动升程凸轮的凸轮轴。应当理解，本公开不限于此。例如，本公开还可附加地或另选地适用于其他非压缩制动系统中的排气阀。此外，本公开还可适用于进气阀。就这一点而言，凸轮轴可被构造成具有主升程凸轮和次升程凸轮。例如，本公开还可适用于被构造成用于排气阀提前开启(eevo)、进气阀延迟关闭(livc)或其他可变气阀致动(vva)构型的阀系。
40.具有单顶置凸轮(sohc)气门的重型(hd)柴油机需要高制动功率，特别是在低引擎转速下。本公开提供了一种增速运动型减压引擎制动器。为了提供高制动功率而不在阀系的其余部分(尤其是凸轮轴)上施加高负荷，本公开提供了一种作用于一个排气阀上的引擎制动器专用摇臂。就这一点而言，与具有两个排气阀开启的其他构型相比，存在一半的输入负荷。以下讨论涉及iii型气门机构，然而各种概念可适用于其他类型的气门机构构型。
41.本公开提供了使汽缸停用(cda)iii型摇臂的间隙变化、闩锁销行进和闩锁接触应力最小化的设计和制造解决方案。如从下面的讨论将理解的，当为摇杆轴上方的摇臂组件
(即，在摇杆轴和气门机构盖之间)提供最小空间时，本设计是紧凑的并且对于气门机构构型是特别有用的。具体地讲，本公开可适应小型封装内的所有汽缸停用、减压引擎制动和液压间隙调节器阀系元件。
42.首先参考图1，示出了根据本公开的一个示例构造的局部阀系组件，并且其一般以参考210标识。局部阀系组件210利用引擎制动。然而，应当理解，本教导内容不受此限制。就这一点而言，本公开可用于利用引擎制动或其他阀系(诸如以上讨论的那些)的任何阀系组件中。局部阀系组件210被支撑在阀系载体212中，并且每个汽缸可包括三个摇臂。
43.具体地讲，每个汽缸包括进气阀摇臂组件220、第一或排气阀摇臂组件222以及第二或引擎制动摇臂组件224。排气阀摇臂组件222和引擎制动摇臂组件224配合以控制排气阀的打开，并且统称为双排气阀摇臂组件226。进气阀摇臂组件220被构造成控制进气阀228、230的运动。排气阀摇臂组件222被构造成以驱动模式控制排气阀运动。引擎制动摇臂组件224被构造成以引擎制动模式作用于两个排气阀中的一者，如本文将描述的。摇杆轴234(图2)由阀系载体212接纳并且支撑排气阀摇臂组件222和引擎制动摇臂组件224的旋转。
44.继续参考图1并且另外参考图6，排气阀摇臂组件222通常可包括排气侧摇臂240a、凸轮侧摇臂240b以及气门横臂242。引擎制动摇臂组件224可包括具有接合部分262(图7)的引擎制动摇臂260。气门横臂242接合与引擎的汽缸(未示出)相关联的第一排气阀250和第二排气阀252(图3)。
45.现在参考图3，凸轮轴264包括排气主升程凸轮凸角266和引擎制动凸轮凸角268。排气摇臂240具有第一辊276。引擎制动摇臂260具有第二辊278。第一辊276能够旋转地接合排气主升程凸轮凸角266。如本文将更详细地描述，第二辊278被构造成选择性地能够旋转地接合引擎制动凸轮凸角268。排气摇臂240基于排气主升程凸轮凸角266的升程曲线围绕摇杆轴234旋转。引擎制动摇臂260基于引擎制动凸轮凸角268的升程曲线围绕摇杆轴234旋转。
46.现在另外参考图3至图5，引擎制动摇臂260包括引擎制动囊形件246。一般来讲，引擎制动囊形件246分别包括上部囊形件280和下部囊形件282。上部囊形件280和下部囊形件282共同提供堞形机构284。引擎堞形机构284设置在形成于摇臂引擎制动摇臂260中的孔286内。存在机械间隙调节器288。间隙调节器288可用于调节290(图11)。柱塞292被构造成使上部囊形件280相对于下部囊形件旋转，以将引擎制动囊形件246在锁定位置(图12)和解锁位置(图13)之间切换。在所示示例中，柱塞292被构造成在将液压流体引入孔294中时在孔294内平移，使得柱塞292克服偏置构件296的偏置而平移。
47.引擎制动囊形件246能够经由柱塞292的致动在制动无效位置和制动有效位置之间移动。处于解锁的制动无效位置(图13)，上部囊形件280的阶梯状突起部298与下部囊形件282的空隙对准，使得上部囊形件280在下部囊形件282内部滑动，并且引擎制动囊形件246塌缩。处于锁定的制动有效位置(图12)，柱塞292平移，导致上部囊形件280旋转，从而导致阶梯状突起部298与下部囊形件282上的指状物299对准。对引擎制动囊形件246及其操作的附加描述可见于2018年8月9日提交的共同拥有的pct专利申请pct/us2018/045956中，该专利申请的内容明确地以引用方式并入本文。
48.引擎制动摇臂组件224包括偏置组件300，该偏置组件与引擎制动摇臂260配合以
偏置引擎制动摇臂260来适应机械间隙。偏置组件300可包括反应杆302和偏置构件304。偏置构件304将引擎制动摇臂260朝向凸轮轴264偏置。
49.现在附加参考图4和图5，将描述进气阀摇臂组件220。进气阀摇臂组件220通常可包括进气侧摇臂340a、凸轮侧摇臂340b、枢轴销342、偏置构件344和闩锁销组件350，该闩锁销组件选择性地联接进气侧摇臂340a和凸轮侧摇臂340b。闩锁销组件350包括塞352、闩锁销354、偏置构件356和活塞358。闩锁销组件350可通过任何方法致动。
50.如将要描述的，当处于升程模式时，闩锁销354和活塞358占据图5所示的位置。当处于升程模式时，没有液压流体通过通道360递送。就这一点而言，偏置构件356向右偏置闩锁销354和活塞356，如图5所示，导致闩锁销354定位在孔362内，从而将凸轮侧摇臂340b锁定到进气侧摇臂340a以用于同时旋转。当处于脱离模式(诸如汽缸停用模式)时，液压流体通过通道360递送。就这一点而言，活塞358和闩锁销354克服弹簧356的偏置向左平移到闩锁销354不定位在孔362内的位置(还可参见图16)。
51.值得注意的是，活塞358具有抑制量规阻塞的延伸部分364。进一步解释，当流体通过通道360递送时，由于延伸部分364使活塞358远离进气侧摇臂340a的盲孔362的端面366偏移(使相对且接合的平坦表面的表面积最小化，这可促使活塞358粘附到盲孔的端面366)，因此该流体可流动到活塞358的面附近的区域。另外，活塞358与盲孔的端面366的界面处的表面光洁度可为粗糙的或非平滑的。当处于脱离模式时，凸轮轴264的旋转引起凸轮侧摇臂340b的旋转，但不引起进气侧摇臂340a的旋转。这样，凸轮侧摇臂340b克服偏置构件344的偏置围绕枢轴销342旋转，而不会将任何运动施加到进气侧摇臂340a上，因此不会将任何运动施加到进气阀228、230上。
52.现在参考图4，进气摇臂组件220包括润滑系统，该润滑系统使设置在凸轮侧摇臂340b上的漏斗370润滑。具体地讲，限定在进气侧摇臂340a中的通道372从进料hla的油道接收流体。流体被引导通过通道372并离开小开口374。离开开口374的流体被导向漏斗370，在该漏斗处，流体使漏斗370、凸轮侧摇臂340b和偏置构件344之间的界面润滑。过量的流体从小开口380离开凸轮侧摇臂。该润滑系统也包括在剩余的摇臂组件中。
53.现在参考图6，将描述排气阀摇臂组件222。排气阀摇臂组件222通常可包括排气侧摇臂440a、凸轮侧摇臂440b、枢轴销442、偏置构件444和闩锁销组件450，该闩锁销组件选择性地联接排气侧摇臂440a和凸轮侧摇臂440b。闩锁销组件450包括类似于上文相对于闩锁销组件350所述的塞、闩锁销、偏置构件和活塞。
54.现在转到图14至图18，将描述本公开的附加特征。应当理解，排气阀摇臂组件222上的闩锁销组件450与进气阀摇臂组件220上的闩锁销组件350类似地操作。就这一点而言，下文描述了闩锁销组件510，但应当理解，闩锁销组件510可被构造用于排气阀摇臂组件222或进气阀摇臂组件220中的任一者。闩锁销组件510在图14至图18中示出，设置在具有阀侧臂540a和凸轮侧臂540b的摇臂组件520中。闩锁销组件510包括闩锁销554、偏置构件556和活塞558。具有闩锁销组件510的摇臂组件520可以是进气摇臂或排气摇臂组件。图14示出了升程模式期间的闩锁销组件510，其中闩锁销554接合。处于升程模式，没有液压流体通过孔560递送。就这一点而言，偏置构件556将闩锁销554和活塞558向右偏置，导致闩锁销554在阀侧臂540a的第一闩锁孔561(图17)内平移到其中闩锁销554还部分地定位在凸轮侧臂540b的第二闩锁孔562内的位置，从而锁定阀侧臂540a和凸轮侧臂540b以用于同时旋转。图
15示出了转变期间的闩锁销组件510，其中凸轮在基圆上并且闩锁销554回缩。图16示出了在cda模式期间具有最大空转的闩锁销组件510。应当理解，活塞558不能延伸到凸轮侧臂540b中。闩锁长度和凸轮侧臂凹坑长度对于确定cda模式下的闩锁活塞位置至关重要。
55.参考图17和图18，将描述附加特征。闩锁销554可限定第一外径570和第二外径572。就这一点而言，闩锁销554可具有阶梯状直径。闩锁间隙变化578应最小化以保持引擎性能。需要闩锁间隙以确保闩锁销554将在引擎的寿命内(包括当发生磨损时)接合阀侧臂。
56.本公开提供了实现iii型摇臂构型的闩锁孔561、562的期望闩锁间隙和同轴性的解决方案。本公开减轻了部件与部件之间的变化，以保持闩锁间隙处于控制下，而无需为闩锁销选择尖端。在一些现有技术布置中，闩锁销和/或闩锁孔按类别接地以保持闩锁间隙。现在转到图20a和图20b，闩锁孔(统称为590，包括凸轮侧臂540b上的闩锁孔561和阀侧臂540a上的闩锁孔562)可被机加工成组装位置，并且与在摇臂组件520旨在切换模式(升程到cda，反之亦然)时在引擎中经历的相同的负载下机加工。该过程将在枢轴销596处设定间隙，并且以相同的方式使臂偏转以在施加期间复制。修整工具598(扩孔钻、磨轮或其他工具)将在相同的内径处修整两个闩锁孔561、562以彼此完美对准。通过在一个操作中用一个工具同时机加工闩锁孔561、562来减轻部件与部件之间的可变性。所需间隙要求可用一种闩锁销类别来实现。
57.希望在摇臂组件520处于cda模式时使闩锁销554和阀侧臂540a之间的距离最小化。在一些现有技术构型中，阀侧臂540a的孔562具有比凸轮侧臂540b的孔561大的内径，以阻止闩锁活塞558进入孔561中。然而，在本教导内容中，孔561和562具有等效内径。根据本公开，具有螺纹601的螺纹塞600(图17)设置在限定于凸轮侧臂540b中的互补螺纹孔602中。螺纹塞600可封闭闩锁孔606的端部。当闩锁554回缩时，塞600可被线性地调节以设定cda中的闩锁深度以保持在凸轮侧臂540b内部(仅在闩锁孔561内，或与凸轮侧臂齐平，还可参见图16)，从而从向上的叠堆去除闩锁和孔长度的可变性。粘合剂诸如loctite可设置到塞螺纹601上，以相对于螺纹602保持螺纹塞600。螺纹塞600可替换为可膨胀杯塞。需要压力配合、焊接、其他机械或化学手段来在功能上保持塞600。
58.还希望在摇臂组件520处于cda模式时避免凸轮侧臂540b卡住闩锁活塞558。如图19所示，闩锁活塞558可包括锥形部620，该锥形部用于在凸轮侧臂540b相对于阀侧臂540a运动(cda模式)时朝向阀侧臂540a推回闩锁活塞558。凸轮侧臂540b可具有倒角668(还可参见图19)。凸轮侧臂540b上的倒角668和锥形部620可促使闩锁活塞558被推动回到孔562中。
59.参照图21a和图21b，将描述现有技术的示例闩锁700。由于闩锁间隙，当装载闩锁700时，其将在闩锁孔702内部倾斜。这种情况可导致闩锁700和孔702之间的接触减小。如图22所示，减小的接触表面将接触应力增加到高于推荐值。聚集因数是由于摇臂的翻转而引起的凸轮侧臂相对于阀侧臂的倾斜。
60.将描述根据附加特征构造并且在图23和图24所示的闩锁销654。闩锁销654包括外径上的倾斜部或锥形部。第一倾斜部或锥形部680可限定朝向阀侧臂540a渐缩的表面。第二倾斜部或锥形部682可限定远离阀侧臂540a渐缩的表面。在所示的示例中，第一锥形部680可限定相对于平行于闩锁销654的轴线的线所呈的角度690。第二锥形部682可限定相对于平行于闩锁销654的轴线的线所呈的角度692。角度690和692可具有介于0.5度和1度之间的锥角。在所示的示例中，锥形部为0.8度锥度。半径或曲线684可类似于闩锁活塞，以在闩锁
部分地接合时减小临界偏移。图25中示出了基于负载的亚表面应力。
61.已出于说明和描述的目的提供了这些示例的上述描述。并非意图是详尽的或限制本公开。特定示例的各个元件或特征通常不限于该特定示例，而是在适用的情况下是可互换的并且可用于所选示例中，即使未具体示出或描述也是如此。其可也按许多方式进行改变。此类变型形式不应被视为脱离了本公开，并且所有此类修改形式都旨在被包括在本公开的范围内。