推杆保持器、摇杆臂和将推杆和摇杆臂保持在一起的方法

摘要

公开一种将推杆(130)的末端(132)和摇杆臂(140)的第一端(144)保持彼此邻近的推杆保持器(300)，包括容纳接合空间(306)的至少一部分的基部(302)，在接合空间内，推杆的末端和摇杆臂的连接构件(600)可以接合；以及至少部分在朝着彼此的方向上从基部延伸的至少两个弹性突出部(310)，所述弹性突出部限定到接合空间的第一入口(326)。还公开一种具有连接构件(600)的摇杆臂(140)，连接构件(600)设置有被构造成通过本发明的推杆保持器(300)的弹性突出部(310)接合的周向收缩部(608)，并公开一种将推杆(130)和摇杆臂(140)保持在一起的方法。

说明书

技术领域

本发明涉及顶置阀发动机，并且更特别是涉及具有用于保持阀 致动器子组件的例如摇杆臂和推杆的元件彼此靠近的保持器的顶置 阀发动机。

背景技术

顶置阀发动机是内燃发动机，其中进气阀和排气阀定位在缸盖 内，同时凸轮轴配置在缸体内。阀可以如下顺序经由提升器、推杆 和摇杆臂的中间作用通过凸轮轴致动。同样公知为挺杆或间隙调节 器的提升器通常是液压的，并用来将阀间隙保持在零。液压提升器 能够吸收由于例如低发动机温度、磨损或不正确的调节造成的阀系 松弛，由此消除挺杆阀系噪音。通常，液压提升器包括经由小钻孔 从油道间歇地填充发动机油的压力腔室。在与提升器相联的阀被关 闭时，提升器自由填充油。在阀打开且提升器通过凸轮轴操作时， 堵塞油的供应。这种堵塞基本上密封了压力腔室，并且提升器类似 于固体起作用，油实际上不能被压缩。

在发动机保持相当长时间不使用的情况下(几天或几个星期)， 具有压力腔室将变空或抽空的可能性。由于在发动机停止时，一个 或多个缸可使得阀位于其打开位置，就会出现这种状况。由于打开 的阀对应于加压的液压提升器，提升器的压力腔室会在延长的时间 内泄漏。被抽空的提升器会对启动造成严重的问题。在启动发动机 的同时凸轮轴开始转动时，压缩载荷(或者其剩余部分)突然从液 压提升器移除，提升器会不能从其压缩长度足够快速地恢复，以消 除阀系中刚刚出现的异常大的间隙。因此，定位在提升器和摇杆臂 之间的推杆会从摇杆臂脱离，并且侧向倾倒。出现这种情况时，该 推杆不仅变成功能不良的部件，而且变成不能控制的部件，例如会 由于通过旋转的凸轮轴施加给推杆的运动而被驱动到其他发动机部 件内。这显然会对发动机造成严重损坏。

为了防止推杆由于被抽空的液压提升器或其他故障发动机部件 而造成的推杆的摇杆端和摇杆臂之间的相对大的游隙所引起的倾 倒，可以使用推杆保持器。这种推杆保持器从WO 90/02249得知。 这里公开的保持器以与设置球面枢轴的摇杆臂预定邻近的方式容纳 推杆的杯形摇杆端，并因此防止推杆倾斜或翻转到一侧。

虽然WO 90/02249中公开的推杆保持器可以大部分令人满意地 工作，但是它具有许多缺陷。例如，推杆保持器被预先组装到摇杆 臂：大于保持器壁内的孔的球面枢轴设置穿过保持器壁的孔并压配 合到摇杆臂的孔口内的柄部。因此，保持器在维护过程中难以更换。 其次，推杆保持器相对于摇杆臂固定安装。除非在出现发动机故障 时，否则不能触摸推杆。通过根据推杆尺寸调整保持器的尺寸，设 置相对于推杆的间隙。由于推杆重复地进行角运动，保持器和推杆 之间的最大间隙量将周期性变化。间隙量因此不是恒定的，并且有 时会大于所需要的。最后，推杆和推杆保持器壁之间的间隙越大， 推杆脱离保持器杯的限制范围的可能性越大。

本发明至少部分针对改进或克服公知推杆保持器的一些方面。

发明内容

在一个方面，提供彼此邻近地保持推杆的末端和摇杆臂的第一 端的推杆保持器。推杆保持器可以包括可以容纳接合空间的至少一 部分的基部，在接合空间中，推杆的末端和摇杆臂的连接构件可以 接合。推杆保持器还可包括至少两个弹性突出部。突出部可以从基 部延伸并且可以在朝着彼此的方向上至少部分延伸。弹性突出部可 以限定到接合空间的第一入口。

本发明的另一方面针对一种摇杆臂。摇杆臂可以具有设置周向 收缩部的连接构件，周向收缩部被构造成通过本发明的推杆保持器 的弹性突出部接合。周向收缩部可以设置在布置在连接构件的一端 上的至少部分类球形枢轴头之后，并在大致方形的肩部和限定枢轴 头和收缩部之间的过渡部的平滑、凹入渐缩部之间。

本发明的另一方面针对一种组件。该组件可以包括本发明的推 杆保持器和本发明的摇杆臂。推杆保持器的弹性突出部可以接合摇 杆臂的连接构件的周向收缩部。

在又一方面，提供一种将推杆和摇杆臂保持在一起的方法。该 方法可以包括将弹性保持器附接到推杆和摇杆臂之一，使得保持器 在不施加移除力的情况下不能从其移除，并且使得保持器和推杆和 摇杆臂之一可以相对运动。该方法还包括将推杆和摇杆臂的另一个 的端部包围在保持器的护套形部分内，以便防止推杆在推杆和摇杆 臂临时脱离接合时侧向倾倒。

附图说明

图1是示例性公开的阀系的透视图；

图2是图1所示的安装后的推杆保持器的放大透视图；

图3是图1和2所示的示例性公开的推杆保持器的透视图；

图4是图3所示的推杆保持器的正交截面图；

图5是根据本发明的推杆保持器的替代示例性实施方式的正交 截面图；

图6是通过图3和4的示例性推杆保持器固定的摇杆臂-推杆连 接的截面图；以及

图7和8示意表示本发明的推杆保持器到摇杆臂的连接构件的 安装。

具体实施方式

图1表示了用于顶置阀发动机的阀系100的示例性实施方式。 为了说明目的，阀系100被表示成用于四缸、四冲程直列式内燃机 的阀系，每个缸具有四个阀。但是本领域的普通技术人员可认识到 阀系100可体现为用于具有任何数量的任何构造(例如直列式或V 形构造)的缸的其他类型的顶置阀发动机的阀系。

阀系100可包括具有传统设计的凸轮轴102，凸轮轴102具有凸 轮凸角104。所示的凸轮轴102总共具有八个凸轮凸角104，使用阀 系100的四缸发动机的每个缸对应两个凸轮凸角。例如液压挺杆的 提升器106可邻靠凸轮轴102，其中凸轮凸角104被设置成使得凸轮 轴的转动运动造成提升器的周期性致动。每个提升器106可支承细 长推杆130的第一端。推杆130的第二端132可在正常情况下接触 相联摇杆臂140的第一端144。推杆端132和摇杆臂140的第一端 144之间的可操作连接可以通过推杆保持器300(图2更详细示出) 固定。摇杆臂140可以传统方式枢转安装在摇杆轴108上。摇杆臂 140的致动端146(与第一端144相对)可机械地操作阀112。在图 1所示的实施方式中，致动端146可接合桥接部150，桥接部150可 致动一对阀112。每个阀112可设置在阀杆114的滑动安装在阀杆引 导件116内的端部上。阀杆114的上端可连接到阀弹簧118，以便朝 着其闭合位置偏压阀112，与阀座接触。

图3和4分别以透视图和截面图单独表示图2所示的推杆保持 器300的实施方式。图5表示推杆保持器300的替代示例性实施方 式的截面图。现在特别参考图3、4和5。

推杆保持器300可包括基部302，基部302限定从第一端322到 第二端324延伸穿过基部的通道304。通道304可形成接合空间306 的至少一部分(下部)，在接合空间内，推杆130的末端132和摇 杆臂140的连接构件600能够接合。

通道304的尺寸可以设置成以滑动配合方式接收推杆130的杯 形端132。对于传统推杆来说，这种杯形端132可以是大致圆筒形的， 但是不必如此。因此，对于本发明的推杆保持器300的不同实施方 式，通道304的截面形状可以根据接收通道304所针对设计的杯形 端132的截面形状而变化。但是注意到即使在推杆130的杯形端132 具有圆形截面的情况下，通道304也可具有不是圆形的截面。通道 例如可以具有多边形截面，其内切圆略微大于推杆的杯形端132的 圆形截面。

虽然通道304在图3和4中表示成具有恒定截面形状和面积， 考虑到这两个参数可以沿着通道的长度变化。图5例如表示了推杆 保持器300的替代示例性实施方式，推杆保持器300具有带恒定圆 形截面形状的通道304，但是朝着第二端324，通道304的截面面积 逐渐增加。

基部302的外侧形状可以跟随通道304的轮廓，以便获得类似 于套筒的基部。因此，图3和4所示的实施方式的基部302可以是 圆筒形护套形状，但是考虑到基部尤其可以根据待接收的推杆末端 132的截面形状而具有不同形状和(如图5所示)截面面积变化的通 道304。

多个弹性突出部310可以附接到基部302并从基部302延伸。 图3和4所示的实施方式表示四个相同的突出部310。每个突出部 310包括取向彼此不同的三个互连的区段312、314、316。区段312 可以直接连接到基部302，并且可大致平行于基部302的中心轴线 320延伸。布置在区段312和316之间的区段314可以在朝着中心轴 线320并大致与其垂直的方向上延伸。端部区段316可以在离开基 部302的方向上朝着基部的中心轴线320并与其大致不垂直地延伸。 突出部310(特别是其区段314和316)可以在它们朝着中心轴线320 延伸时渐缩。每个端部区段316可以进一步设置椭圆形、特别是圆 形弯曲的边缘318，边缘318的曲率中心可以位于中心轴线320上。 相邻边缘318可一起限定到接合空间306的开口326，而相邻的弹性 突出部310规划和限定了接合空间306的一(上)部分308。

虽然图3和5所示的推杆保持器300的示例性实施方式具有四 个相同的突出部310，每个突出部包括三个区段312、314、316，可 考虑到本发明的推杆保持器的其他实施方式具有不必相同的不同数 量的突出部，并且可包括不同数量的不同取向的区段。

推杆保持器300可以例如通过注射模制制成单件。另外，推杆 保持器300可以由例如包括尼龙的工程塑料的塑料构成。

图6是通过图3和4的示例性推杆保持器300固定的摇杆臂140- 推杆130连接的截面图。可以看到，摇杆臂140可以包括穿过摇杆 臂140的第一端144设置的连接构件600。

连接构件600可以包括使其插入穿过摇杆臂140的第一端144 设置的孔口的柄部604。虽然也可以设想到其他形状，柄部604可以 是大致圆柱形的。为了进行可靠连接，柄部604的上部可以设置外 螺纹，该外螺纹与设置在限定端部144内的柄部接收孔口的壁上的 内螺纹接合。头部614可以设置在部分形成有螺纹的柄部604的顶 端上，使得连接构件600类似于螺钉或螺栓插入和/或移除。为此， 头部可限定通过扳手接合的周向倾斜边缘和通过内六角扳手、改锥 或类似物接合的插口616中的至少一种。替代地，柄部604可压配 合到孔口内，或者摇杆臂140可被制成包括连接构件600的单一部 件。

连接构件600还可包括设置在柄部604的下端的枢轴头610。枢 轴头610可以是至少部分类球形的，并被构造成与推杆130的杯形 端132互补。

沿着连接构件600的纵向尺寸看到，柄部604还包括收缩部608。 收缩部608的直径大致与到由推杆保持器300的弹性突出部310、特 别是由其端部区段316限定的接合空间306的第一入口326的直径 相对应。收缩部可以设置在大致方形的肩部606和枢轴头610之间。 枢轴头610(的后部)和收缩部608之间的渐缩过渡部618可以是凹 入和平滑的。

柄部604的在肩部606以上的部分(该部分具有外直径D2)和 具有外直径D1的枢轴头610的相对尺寸优选地选择成使得D2＞D1 (如图7的D1和D2所示)。

摇杆轴108、摇杆臂140和连接构件600可都装备有润滑剂通道， 以便将例如油的润滑剂输送到枢轴头610。枢轴头继而可以装备有润 滑剂排出孔612，使得润滑剂接近枢轴头610和推杆130的杯形端 132之间的接触区域。润滑剂通道110、142和602可配置在其各自 的容纳构件108、140和600内，在阀系100的操作过程中实现润滑 剂从摇杆轴108到枢轴头610至少间歇、加压流动。

图7和8示意表示将本发明的推杆保持器300安装到摇杆臂140 的连接构件600。推杆保持器300可以在图7所示的相互取向上朝着 枢轴头610运动到弹性突出部310、特别是其区段316接触枢轴头 610的表面的程度。在保持推杆保持器300贴靠连接构件600的同时 施加一些力会实现弹性突出部310由于枢轴头610的类球形表面而 张开，使得通过端部区段316的边缘318限定的入口326可以临时 增大。在入口326变得足够大时，枢轴头610可以经过。随着推杆 保持器300进一步沿着连接构件600运动，张开的突出部310可以 跟随其周边轮廓。在端部区段316遇到收缩部608时(在其之前是 连接构件600的平滑渐缩部618)，突出部310可以释放由其早期变 形造成的张力，并且将推杆保持器300卡扣就位。此最终位置在图8 中表示。

工业实用性

虽然本发明致力于包括推杆-摇杆臂连杆机构的阀系，出于例如 机械燃料喷射的其他目的，也可以使用类似于图1所示的推杆系。 见例如WO 90/02249。理解到本发明的推杆保持器还可在这些类似、 但具有替代目的的机构中采用。通常，本发明的推杆保持器可以在 保持推杆的末端和摇杆臂端部彼此邻近是有利的任何系统中得到应 用。现在将说明推杆保持器300的操作。

现在参考图1和2。在阀系100的正常操作过程中，具有凸轮凸 角104的凸轮轴102可以转动，继而可以造成液压挺杆106往复地 上下运动推杆130。在推杆130向上运动时，相联的摇杆臂140的第 一端144可以相应地向上运动，并且可造成摇杆臂围绕摇杆轴108 枢转。摇杆臂140的枢转运动可以使得摇杆臂的致动端146向下运 动，抵抗阀弹簧118的作用，压在阀杆114上，以便将阀112从其 阀座移动。由于使其提升的凸轮凸角104的连续转动运动，推杆130 可又向下运动，推杆130上的向上力会释放，并且阀弹簧118可迫 使摇杆臂140回到其开始位置，由此关闭阀。因此，阀系100可正 常操作，其中推杆130往复运动地定位在液压挺杆106和摇杆臂140 的第一端144之间。

在此说明书的背景技术部分描述到临时故障的液压间隙调节器 106如何造成推杆130的不能控制的运动。会出现且会造成摇杆臂 140的第一端144保持在升高位置(与打开阀相对应)的故障的另一 例子是阀弹簧118例如由于金属疲劳而被卡住或损坏。这种阀弹簧 的失效会造成在摇杆臂140的第一端144不能被压下的同时释放推 杆130上的向上力的情况。因此，推杆130会变得不能接触摇杆臂 140的第一端144，造成推杆130自由地侧向倾倒。在出现这种情况 时，由于推杆130不再操作任何的阀，所以推杆130不再起作用。 另外，转动的凸轮轴102可以使推杆130运动到与采用阀系100的 发动机的附近部件接触，其中足够的力会严重地损坏这些部件。

本发明的推杆保持器300可通过保持推杆130的末端132和摇 杆臂140的第一端144彼此靠近来防止推杆130和摇杆臂140之间 失去接触的这些影响。这可以参考图3、4和6清楚地描述。

推杆保持器300可以包括接合空间306，在接合空间306中，摇 杆臂140的连接构件600的枢轴头610和推杆130的杯形端132可 以接合。推杆130和连接构件600可以从相对侧延伸到接合空间306 内。

推杆130的杯形端132可以经由通道304的第二端324延伸到 接合空间306内。通道304的尺寸可以设置成使其至少在沿着其周 边的一些点处以滑动配合方式接收杯形端132。这可以确保推杆保持 器300的中心轴线320可以保持大致与推杆130(纵向)对准，而不 管推杆在阀系操作过程中的周期性角运动。推杆130的杯形端132 的周边和限定通道304的壁之间的大致恒定和相对小的间隙可以减 小推杆130的杯形端132由于操作过程中径向间隙量的临时变化而 脱离接合空间306的限制的机会。在弹性突出部310包括区段314 的情况下，这些区段314可以设置成推杆130的杯形端132的前表 面134邻靠的止挡。

连接构件600可以通过弹性突出部310接合。突出部310可以 围绕枢轴头610，以便在收缩部608正好位于突出部310之后时在收 缩部608处柔性地截获连接构件600。这可以将枢轴头610定位在接 合空间306内。适应连接构件600收缩部608处的周边形状的弹性 突出部310的接触边缘318可以提供可靠地将枢轴头610锁定在接 合空间306内的配合接合。这种接合可优选地使得推杆保持器300 相对于连接构件600枢转地且在连接构件600的纵向上平移地略微 运动。这种相对于连接构件600的运动能够使得推杆保持器300使 其取向根据推杆130和连接构件600的相互取向的周期性变化来连 续调整。连接构件600靠近收缩部608的渐缩部618(即收缩部608 侧部的平滑凹入的轮廓)可有助于提供柔性接合。渐缩部618还可 为推杆保持器300提供自对中功能，有助于其保持就位。这是由于 收缩部608相对于渐缩侧部618的最小部对于弹性突出部310提供 了最小能量。弹性突出部310由于可以将其固有的内部张力释放到 侧部618的任何位置而自然地引导到此最小部。

为了防止推杆保持器300沿着连接构件600的柄部604过远地 向上推动，收缩部608可以在其上侧通过大致方形的肩部606限定。 肩部606不利于推杆保持器300的弹性突出部310的张开，并对任 何向上的运动形成有效的阻挡。由于有害的情况，如果弹性突出部 310以任何方式被迫分开，那么柄部604的上部的相对大的直径D2 可以防止突出部310在限定收缩部608的肩部606以上的位置处接 合柄部604。

现在特别参考图4，推杆保持器300的壁的高度H或者在具有突 出部区段312时的高度H+h可以被选择成使得推杆130的杯形端132 在例如液压挺杆106和/或阀弹簧118失效时不能滑动离开通道304。 对于图1所示的阀系100，这意味着根据设计推杆保持器300所料到 的的失效类型，高度H或H+h可以至少等于在不利情况下希望液压 挺杆106下降的距离、推杆130、特别是其杯形端132在正常操作过 程中往复移动的高度或者这两个数值的总和。

推杆保持器300的总体尺寸尽可能保持很小，以便节省空间和 制造材料。虽然推杆保持器300的比例会部分由推杆130和待使用 的连接构件600来确定，值得注意的是例如限定通道304的壁的厚 度不需要大于结构上所需的厚度。套筒状基部302需要相对少的材 料来制造，并且可使摇杆臂140内设置用于在使用时在推杆保持器 300的弧形运动过程中接收推杆保持器300的切口148的尺寸最小。

用来制造推杆保持器300的工艺和材料可减小其成本，并改善 其可靠性。特别地，单件式设计可改善保持器300的固有强度。另 外，作为低成本制造方法的注射模制可使其由例如尼龙的塑料经济 地制造，尼龙是相对低廉的材料，可以提供良好的耐磨性和低比重。

以上已经参考图7和8描述了将推杆保持器300安装到摇杆臂 140上的过程。安装后的推杆保持器可有助于组装发动机，特别是有 助于放置摇杆轴组件，即摇杆轴108和安装其上的摇杆臂140。这是 由于安装在摇杆臂140上的推杆保持器300可以接合推杆130，并在 摇杆轴组件安装的同时将其朝着其就座位置引导。证明图5所示的 示例性推杆保持器300及其靠近第二端324的逐渐变宽通道304特 别有利于此目的。

简单来说，这里是安装在摇杆臂140的连接构件600上的推杆 保持器300如何接合推杆130的杯形端132。在推杆保持器300已经 安装在连接构件600上之后，连接构件600本身在保持器300安装 之前插入穿过摇杆臂140的孔口，连接构件600可部分退出摇杆臂 140。在此位置上，在保持摇杆臂140的摇杆轴108被放入发动机时， 推杆保持器300对于将接收在接合空间306内的推杆端132来说可 能不是足够低。为了形成牢固的连接，推杆130可以与摇杆臂140 对准，并且连接构件600可以朝着工作位置进一步旋入摇杆臂140 (内的孔口)，由此推杆保持器300可以向下运动，以便截获推杆 130的端部132，并将其引导到与连接构件600的枢轴头610相对的 就座位置。最后，可以抵抗摇杆臂140对连接构件施加扭矩，使得 连接构件600顶部处的头部614固定接触摇杆臂140的顶部上的平 表面，从而限定工作位置。当然可以在拆卸发动机时，例如在更换 推杆、推杆保持器或连接构件时，执行相反的操作。

将清楚的是本发明的推杆保持器300可以在维护过程中容易地 从摇杆臂拆卸。推杆保持器300从连接构件600的移除只需要施加 足以使弹性突出部310张开的中等分离力，使得特别由区段316限 定的开口变得足够宽以允许枢轴头610穿过。这种力可手动施加， 但是在阀系100的操作过程中不能通过摇杆臂140或推杆130提供。

以上描述的根据本发明的推杆保持器300具有多个弹性突出部 310，弹性突出部310接合摇杆臂140的连接构件600。但是本领域 普通技术人员将理解到推杆和摇杆臂可以设计成使得推杆包括周向 构造以及位于其一端处的枢轴头，而摇杆臂的连接构件包括杯形端。 清楚的是，本发明的推杆保持器300也可以用于这种情况。其弹性 突出部310可接合推杆，并且可由此将其枢轴头锁定在接合空间306 内，而连接构件的杯形端可以经由通道304的第二端324插入接合 空间。

本领域的普通技术人员将明白的是可以对这里公开的推杆保持 器和摇杆臂(特别是其连接构件)进行多种变型和改型。本领域的 普通技术人员将从说明书的阅读中理解其它的实施方式。所打算的 是说明书和例子只作为示例性考虑。在研读附图和所附权利要求时 将明白其它的方面、特征和优点。