阀操作杆.pdf

一种阀操作杆，包括阀臂(60)，所述阀臂(60)包括限定了阀臂接合部分的第一孔(105)。所述杆还包括连接件(55)，所述连接件(55)具有一外表面和第一锁销(80，90)。连接件(55)和第一锁销相配合限定了第一接合部分。连接件(55)的第一部分与阀臂(60)邻近第一孔的部分重叠，阀臂接合部分接合第一接合部分。

1.  一种阀操作杆，包括：
阀臂，其包括限定了阀臂接合部分的第一孔；
连接件；
第一锁销，其与连接件相配合，至少部分地限定了第一接合部分，阀臂接合部分接合第一接合部分；和
第二锁销，其位置使得阀臂被夹在第一锁销和第二锁销之间。

2.  如权利要求1所述的阀操作杆，其中，第一孔大体上为圆形。

3.  如权利要求1所述的阀操作杆，其中，连接件包括圆柱形的管。

4.  如权利要求1所述的阀操作杆，其中，第一锁销包括第一直径减少部分，所述直径减少部分限定了第一肩部。

5.  如权利要求1所述的阀操作杆，其中，阀臂限定了一阀臂厚度，第一接合部分限定了一轴向长度，该轴向长度大于等于阀臂厚度。

6.  如权利要求1所述的阀操作杆，其中，阀臂由压模金属形成。

7.  如权利要求1所述的阀操作杆，其中，阀臂接合部分和第一个接合部分中的至少一个包括滚花。

8.  如权利要求1所述的阀操作杆，其中，第一孔包括非圆形区域，连接件包括与第一孔的非圆形区域相接合的非圆形区域。

9.  如权利要求1所述的阀操作杆，还包括杆臂，所述杆臂包括第二孔，第二孔限定了杆臂接合部分。

10.  如权利要求9所述的阀操作杆，其中，杆臂包括一随动表面，所述随动表面适合于接合一凸轮表面。

11.  如权利要求10所述的阀操作杆，其中，阀臂包括一阀促动部分，所述阀促动部分适合响应于杆臂的运动而促动阀。

12.  如权利要求1所述的阀操作杆，其中，第一锁销作为连接件的一部分一体地形成。

13.  如权利要求12所述的阀操作杆，其中，第二锁销作为连接件的一部分一体地形成。

14.  如权利要求13所述的阀操作杆，其中，第一锁销和第二锁销与阀臂的一部分重叠。

15.  如权利要求13所述的阀操作杆，其中，连接件包括第三锁销，连接件和第三锁销相配合限定了第二接合部分。

16.  如权利要求15所述的阀操作杆，其中，第三锁销作为连接件的一部分一体地形成。

17.  如权利要求15所述的阀操作杆，其中，第三锁销包括第二直径减少部分，所述第二直径减少部分限定了第二肩部。

18.  如权利要求15所述的阀操作杆，其中，连接件的第二部分与杆臂的邻近第二孔的部分重叠，杆臂接合部分接合第二接合部分。

19.  如权利要求15所述的阀操作杆，其中，杆臂接合部分和第二接合部分中的至少一个包括具有滚花的部分。

20.  如权利要求15所述的阀操作杆，其中，第二孔包括非圆形区域，第二接合部分包括与第二孔的非圆形区域相接合的非圆形区域。

21.  如权利要求15所述的阀操作杆，其中，杆臂限定了一杆臂厚度，第二接合部分限定了一轴向长度，该轴向长度大于等于杆臂厚度。

22.  一种用于发动机的导杆系统，该系统包括：
气缸孔，所述气缸孔具有一外端；
凸轮组件，其具有至少一个凸轮表面和在气缸孔的外端内的轴；
两个阀，其具有打开和关闭位置；
两个阀杆，每个阀杆连接于两个阀的其中一个；
气缸盖，其大体上包围所述外端，所述阀位于气缸盖上；和
两个铰接安装的阀操作杆，至少一个阀操作杆包括：
具有杆臂端和阀臂端的连接件，连接件限定了一枢轴，阀操作杆绕该枢轴枢转；
杆臂，其包括一孔，连接件的一部分至少与杆臂邻近该孔的部分相接合，以固定地将杆臂连接到连接件上，杆臂具有凸轮随动表面，所述凸轮随动表面与至少一个凸轮表面相接触；和
阀臂，其包括一孔，连接件的一部分至少与阀臂邻近该孔的部分相接合，以固定地将阀臂连接到连接件上。

23.  如权利要求22所述的系统，其中，杆臂孔和阀臂孔大体上为圆形。

24.  如权利要求22所述的系统，其中，阀臂由压模金属形成。

25.  如权利要求22所述的系统，其中，连接件阀臂端包括第一锁销。

26.  如权利要求25所述的系统，其中，第一锁销包括第一肩部，所述第一肩部由第一直径减少部分限定。

27.  如权利要求25所述的系统，其中，阀臂限定了一阀臂厚度，第一直径减少部分限定了第一轴向长度，该第一轴向长度大于等于阀臂厚度。

28.  如权利要求22所述的系统，其中，连接件阀臂端包括第一锁销，所述第一锁销与连接件阀臂端作为单件一体地形成。

29.  如权利要求22所述的系统，其中，连接件包括第一锁销，所述第一锁销由第一型模限定。

30.  如权利要求29所述的系统，其中，连接件包括第二锁销，所述第二锁销由第二型模限定。

31.  如权利要求22所述的系统，其中，杆臂孔和连接件的杆臂端中的至少一个包括滚花。

32.  如权利要求22所述的系统，其中，阀臂孔和连接件的阀臂端中的至少一个包括滚花。

33.  如权利要求22所述的系统，其中，连接件杆臂端包括杆臂端锁销。

34.  如权利要求33所述的系统，其中，杆臂端锁销包括第二肩部，所述第二肩部由杆臂端直径减少部分限定。

35.  如权利要求33所述的系统，其中，杆臂限定了一杆臂厚度，第二直径减少部分限定了一第二轴向长度，该第二轴向长度大于等于杆臂厚度。

36.  如权利要求22所述的系统，其中，连接件的杆臂端限定了一第一非圆形横截面，杆臂孔具有一第二非圆形横截面，第二非圆形横截面对应于且接合于第一横截面，以防止杆臂和连接件之间的相对转动。

37.  如权利要求36所述的系统，其中，连接件的阀臂端限定了一第三横截面，第三横截面的至少一部分是非圆形的，阀臂孔具限定了一第四横截面，第四横截面对应于且接合于第三横截面，以防止阀臂和连接件之间的相对转动。

38.  一种制造阀操作杆的方法，阀操作杆包括连接件，所述连接件具有一外径，该方法包括：
提供具有第一孔的阀臂；
在连接件的第一端附近形成第一锁销；
邻近第一锁销定位阀臂，使得连接件的至少一部分位于第一孔内；和
使连接件的第一端变形以将阀臂固定地连接到连接件上。

39.  如权利要求38所述的方法，其中，第一孔大体上为圆形，连接件大体上为圆柱形。

40.  如权利要求38所述的方法，其中，阀臂利用压模工艺形成。

41.  如权利要求38所述的方法，其中，阀臂大体上为平的。

42.  如权利要求38所述的方法，其中，变形步骤包括滚压抛光。

43.  如权利要求38所述的方法，其中，变形步骤包括形成型模。

44.  如权利要求38所述的方法，还包括在第一孔的内表面和连接件的外表面中的至少一个上滚花。

45.  如权利要求38所述的方法，还包括提供一杆臂，所述杆臂具有第二孔和凸轮随动表面，并将杆臂连接到连接件上。

46.  如权利要求45所述的方法，还包括在连接件的第二端上形成第二锁销，将杆臂邻近连接件的第二锁销定位。

47.  如权利要求46所述的方法，还包括使连接件的第二端变形，以将杆臂固定地连接到连接件上。

48.  如权利要求47所述的方法，其中，使第二端变形的步骤包括滚压抛光。

49.  如权利要求47所述的方法，其中，使第二端变形的步骤包括形成型模。

50.  如权利要求45所述的方法，还包括相对于阀臂成一角度对杆臂进行定向。

51.  如权利要求38所述的方法，其中，连接件包括具有非圆形横截面的部分。

52.  如权利要求51所述的方法，还包括通过形成具有与连接件的非圆形横截面部分相接合的非圆形横截面的第一孔，防止连接件和阀臂之间的相对转动。

53.  如权利要求38所述的方法，其中，连接件的第一端包括一管状部分，所述管状部分具有中空的内部。

54.  如权利要求38所述的方法，其中，形成锁销的步骤包括在连接件上形成第一肩部，所述肩部至少部分地由第一直径减少部分限定。

55.  如权利要求38所述的方法，其中，形成锁销的步骤包括在连接件上形成第二型模。

56.  一种装配阀操作杆的方法，所述阀操作杆包括具有第一孔的阀臂件、具有第二孔的杆臂、以及连接件，该方法包括：
将阀臂定位在连接件的第一端上，使连接件的一部分至少部分地延伸穿过第一孔；
在连接件的第一端上滚压抛光，以使连接件的第一端变形，并将阀臂固定地连接到连接件上；
将杆臂定位在连接件的第二端上，使得连接件的一部分至少部分地延伸穿过第二孔；和
在连接件的第二端上滚压抛光，以使连接件的第二端变形，并将杆臂固定地连接到连接件上。

57.  如权利要求56所述的方法，其中，第一孔和第二孔大体上为圆形，连接件大体上为圆柱形。

58.  如权利要求56所述的方法，还包括在第一孔的内表面和连接件第一端的外表面中的至少一个上滚花。

59.  如权利要求58所述的方法，还包括在第二孔的内表面和连接件第二端的外表面中的至少一个上滚花。

60.  如权利要求56所述的方法，还包括形成连接元件，连接元件邻近第一端具有减少的直径。

61.  如权利要求60所述的方法，还包括形成连接元件，连接元件邻近第二端具有减少的直径。

62.  如权利要求56所述的方法，还包括提供具有非圆形区域的第一直径减少部分，将第一直径减少部分的非圆形区域与第一孔的相应的非圆形区域接合，以防止阀臂相对于连接件转动。

63.  如权利要求62所述的方法，还包括提供具有非圆形区域的第二直径减少部分，将第二直径减少部分的非圆形区域与第二孔的相应的非圆形区域接合，以防止杆臂相对于连接件转动。

阀操作杆
技术领域
一般来说，本发明涉及内燃机。更尤其是，本发明涉及一种用于控制阀的打开和关闭的导杆(direct lever)。
背景技术
内燃机包括阀，在准确的间隔里操作阀，以允许燃料和空气进入气缸或允许废气排出。典型地，由发动机驱动的凸轮轴使阀动作来控制定时。
许多发动机包括阀促动杆，该阀促动杆促动推杆打开和关闭阀。促动杆包括支撑在凸轮上而运动的一个臂和促动推杆的另一个臂。这样的阀促动杆披露在Gracyalny的美国专利号6,349,688中。然而，Gracyalny的阀促动杆制造昂贵，需要精密技术以保持必要的容许偏差。
发明内容
本发明提供一种阀操作杆，其包括阀臂，阀臂包括第一孔，所述第一孔限定了一阀臂接合部分。该杆还包括连接件，所述连接件具有一外表面和第一锁销。连接件和第一锁销相配合以限定第一接合部分。连接件的第一部分与阀臂邻近第一孔的部分重叠，阀臂接合部分接合第一接合部分。
另一方面，本发明提供一种用于发动机的导杆系统。该系统包括具有外端的气缸孔。该系统还包括凸轮组件、两个阀和两个阀杆，所述凸轮组件具有至少一个凸轮表面和在气缸孔的外端内的轴，所述阀具有打开和关闭位置。每个阀杆连接于两个阀中的其中一个。气缸盖大体上包围外端，阀位于气缸盖上。系统还包括两个铰接安装的阀操作杆。至少一个阀操作杆包括连接件，所述连接件具有杆臂端和阀臂端。连接件限定了一枢轴，阀操作杆绕该枢轴枢转。阀操作杆还包括具有一孔的杆臂。连接件的一部分与杆臂邻近该孔的至少一部分重叠，以将杆臂固定地连接到连接件上。杆臂具有凸轮随动表面，所述表面与至少一个凸轮表面相接触，阀臂包括一孔。连接件的一部分与阀臂邻近该孔的至少一部分重叠，以将阀臂固定地连接到连接件上。
在又另一个方面，本发明提供一种制造阀操作杆的方法，所述阀操作杆包括具有一外径的连接件。该方法包括提供具有第一孔的阀臂，在连接件的第一端上形成第一锁销。该方法还包括将阀臂邻近第一锁销定位，使得连接件的至少一部分位于第一孔内，以及使连接件的第一端变形，以将阀臂固定地连接到连接件上。
在又另一个方面，本发明提供一种装配阀操作杆的方法，所述阀操作杆包括具有第一孔的阀臂件、具有第二孔的杆臂和连接件。该方法包括将阀臂定位在连接件的第一端上，使得连接件的一部分至少部分地延伸穿过第一孔。该方法还包括在连接件的第一端上滚压抛光，以使连接件的第一端变形，并将阀臂固定地连接到连接件上。该方法还包括将杆臂定位在连接件的第二端上，使得连接件的一部分至少部分地延伸穿过第二孔。该方法还包括在连接件的第二端上滚压抛光，以使连接件的第二端变形，并将杆臂固定地连接到连接件上。
对本领域技术人员来说，参考下面优选实施例的详细说明，另外的特征和优点将变得清楚，这些优选实施例举例说明了实现当前所述的发明的最佳方式。
附图说明
详细说明尤其参考了附图，其中：
图1是发动机的正视图，该发动机包括体现本发明的阀操作杆；
图2是图1的阀操作杆的透视图；
图3是图2的阀操作杆的分解透视图；图4是阀操作杆的连接件的透视图；
图5是部分组件的透视图，该组件包括连接件和阀臂；
图6是图5的部分组件的透视图，带有插入的滚压抛光工具；
图7是滚压抛光之后的部分组件的剖视图；
图8是另一个包括型模(swage)部分的部分组件的剖视图；
图8a是图8的包括第二型模部分的部分组件的剖视图；
图9是阀臂的透视图；
图10是另一个阀臂的透视图；
图11是另一个阀臂的透视图；
图12是另一个阀臂的透视图；
图13是另一个阀臂的透视图；
图14是图2的阀操作杆的正视图；
图15是图2的阀操作杆的透视图；和
图16是滚压抛光之后的阀操作杆的剖视图。
具体实施方式
参见图1，显示了内燃机10，其包括本发明的两个阀操作杆15。发动机10与在美国专利号6,349,688中披露的发动机类似，该专利地内容在此一并作为参考。
图1的发动机10包括具有一孔的气缸20，一活塞在该孔内往复运动。气缸孔邻近气缸盖25具有一外端以及活塞的上死点(TDC)位置。发动机10还包括凸轮组件30，该凸轮组件30具有一个或多个凸轮表面35。凸轮组件30绕轴1-1旋转，该轴1-1位于内部，或如图1所示，在气缸孔外端的下面和前面。在发动机运行期间，两个阀在打开位置和关闭位置之间移动，以导入燃料和空气以及排出废气。
如图1和图2所示，每个阀操作杆15包括随动部分40和阀促动部分45，随动部分40在凸轮表面35上运动，阀促动部分45移动推杆50以促动阀。每个阀包括其各自的阀促动杆15，因而能够独立控制各阀。一偏压元件，如一扭转弹簧52，偏压杆15以确保随动部分40能够在运行速度下保持与凸轮表面35的接触。
图3更为详细地显示了阀操作杆15的部件。阀操作杆15包括连接件55、阀臂60和随动臂65。连接件55最好为大体上中空的管状元件，其具有第一端70和第二端75。第一端70包括第一直径减少部分80，第二端75包括第二直径减少部分85。第一直径减少部分80以第一肩部90的形式限定了第一锁销，而第二直径减少部分以第二肩部92的形式限定了第二锁销。直径减少部分80、85为阀臂60和随动臂65提供了固定点。
在其他结构中，锁销可采用由直径减少部分80、85限定的其他形式的肩部90。例如，一种结构可利用沿直径大体上为常数的连接件的长度上的隆起部。在这种结构中，不需要直径减少部分或肩部。在又另一种结构中，连接件材料上的小间断的缩锻共同起到锁销的作用。在又另一种结构中，连接件55包括切口，该切口稍微地绕连接件55的表面延伸。切口限制了臂60、65沿连接件55的轴向移动。应该很清楚，锁销可以采取很多的形式。因而，本发明将不会局限于在此描述的几个例子。能够用来防止臂60、65沿连接件55的长度上的自由运动的任何部件或特征都可以被当作锁销。
连接件55沿直径上的壁厚的选择，要确保运行期间具有足够的抗扭刚度，同时又要提供必要的可加工性来完成装配。因而，虽然厚壁会导致良好的硬度，但是壁太厚会导致在装配过程中不能变形。另一方面，薄壁可能导致不足的硬度，这可引起连接件55的不准确的运动、不完全的阀促动或过早损坏。这样，可以设想很多不同的壁径和壁厚。在一种结构中，使用了圆柱体。圆柱体的端部钻孔，以提供能够连接到阀壁60和随动臂65上的区域。在另一种结构中，壁厚足够薄，以有利于阀壁60和随动臂65的连接，而不用提供直径减少部分80、85。在这种结构中，臂直接连接到连接件的外表面和锁销上，而没有使用直径减少部分(如切口)。
转到图4，显示了连接件55的第一直径减少部分80。第一直径减少部分80限定了第一肩部90，其邻近连接件55的大直径。另外，图4的第一直径减少部分80包括一滚花表面95。滚花95提供粗糙或不平的表面，所述表面提高了连接件55和臂60、65之间的连接。虽然术语″滚花″通常用于描述用于提高一个对象在另一个对象上的抓紧的一种具体的表面结构，但是在这里使用的术语″滚花″应当更广义上去理解。更具体地说，术语″滚花″应当理解成包括表面形态，例如但不局限于滚花、轴向凹槽、径向凹槽、倾斜凹槽，以及包括不规则图形，如针刺、喷丸等提供粗糙表面的处理。
第二直径减少部分85类似于第一直径减少部分80。因而，第二直径减少部分85在此不进行详细描述或显示了。
图3和图9-13所示的阀臂60是一大体上平的金属件，其包括阀促动部分45，阀促动部分45适合于移动推杆50。其他结构也可以使用其他形状的阀臂，或使用由应用所需的其他材料制造的阀臂。然而，利用平的金属阀臂能够在大体上相同的阀臂60上进行快速压模，从而降低臂60的完工成本。
阀臂60包括孔105，其大小和形状允许阀臂60连接到连接件55的第一端70上。图9显示了阀臂55，其形成为连接到图4的连接件55上。孔105为大体上的圆形，且包括滚花表面95。孔105的滚花95接合连接件55的滚花95，以防止下面装配部件的相对转动。在其他结构中，两个表面(连接件外表面和孔内表面)中只有其中一个是滚花的。
在其他结构中，在表面95上使用不规则或非圆形的交界面，或同时使用滚花表面95，来防止连接件55和阀臂60之间的相对转动。图10显示了一种这样的结构，阀臂60a在孔105a内包括一平的点110或平的边。形成连接的连接件(未示出)包括相应的特征，该特征允许对两部件定向，以大体上相互固定。
在图11-13中显示了构思的许多其他结构的几个例子。图11显示了阀臂60b，其具有大体上圆形的孔105b，该孔105b具有延伸至孔105b内的凸片115。相应的连接件(未示出)包括容纳该凸片115的槽。在另一种结构中(未示出)，像连接件一样，阀臂上的孔包括一槽。一键接合两个槽来固定两个部件的相对位置。图12显示了另一种结构，其中，孔105c为多边形状。相应的连接件(未示出)包括一大体上相匹配的多边形。虽然所示的是一六边形，但是，很显然，任何边数都可以实现所要求的功能。在又另一个例子中，如图13所示，一圆形突起120延伸至阀臂60d的孔105d内。与凸片115一样，圆形突起120接合连接件(未示出)上的槽或缺口。虽然图13的视图中包括由圆形特征形成的孔105d，但是，它仍然包括非圆形区域，该非圆形区域防止连接件和阀臂60d之间的相对转动。应当注意到，术语″非圆形″或″横截面″意思指的是，当孔出现在大体上平行于臂平面的平面内或垂直于贯穿孔的中心线的平面内的时候的孔的形状。
以阀臂60连接于第一端70的同样的方式，图2和图3所示的随动臂65连接到连接件55的第二端75上。只要其能够执行其所要求的功能，随动臂65的实际形状对本发明来说是无关紧要的。这样，对本发明来说，和其他方式制造的其他随动臂一样，压模或装配的随动臂65会起作用。
随动臂65包括第二孔125，该第二孔125便于连接到连接件55上。孔125类似于阀臂60的孔105，可包括如上所述的有关阀臂孔105的任何或全部特征。因而，不需要对随动臂125作详细说明。
转到图5-7和图14-16，现在描述一种装配阀操作杆15的方法。如图5所示，阀臂60穿过第一直径减少部分80，直到它邻接肩部90。在图5的结构中，连接件55和阀臂60包括滚花表面95，滚花表面95用来锁定两个部件的角度位置。其次，如图6所示，一滚压抛光工具130被插入连接件55的第一端70的开口中。滚压抛光工具130使第一端70的直径减少部分80变形，来产生一唇边135。唇边135是连接件55的一部分，其与阀臂60的一部分重叠，并防止其脱离连接件55。
滚压抛光是一种冷加工工艺，其通过硬化辊子的压力接触使金属表面定尺寸、精轧和精制硬化。图6所示的滚压抛光工具130含有一行星体系的锥形辊140，锥形辊子140由一保持笼(未示出)等分间隔开。当刀具130接合连接件55时，硬化型芯(在刀具内)的锥形与辊140的锥形相反，硬化型芯将辊140施力靠在连接件55的内表面上。刀具130比孔的完工之前的直径稍大，在接触点上，刀具130产生的压力超过较软的连接件55的屈服应力。结果，连接件55的直径减少部分80形成如图7所示的小的变形。
随动臂65位于连接件55的第二端75上，以继续装配过程。如图14和15所示，随动臂65相对于阀臂60以所要求的角度145和所要求的高度150或到随动臂65的距离定位。角度145和距离150根据完工的阀操作杆15的设计应用而变化。一旦随动臂65适当定位，连接件55的第二端75即可进行滚压抛光来完成装配。
在一个装配过程中，一夹具(未示出)紧紧地夹持连接件55/阀臂60组件，而且，将随动臂65按所要求的角度145和距离阀臂60的高度150进行定位。夹具大大地改善了装配过程的准确度和速度。另外，由于无论第一连接臂60在什么位置，夹具都确保了臂60、65之间的合适的方向和间距，所以夹具使肩部90的位置变得不重要了。
应当理解，虽然上文首先描述了将阀臂60连接到连接件55的装配，但是，一个普通技术人员也可以实现首先连接随动臂65。这样，不应当将该装配方法理解为要求在连接随动臂65之间连接阀臂60。
在又另一个结构中，单个夹具在合适的装配位置上支撑连接件55、随动臂65和阀臂60。然后，大体上同时或依次地滚压抛光连接件的两端70、75。图16显示了这种装配方法的结果。因为夹具使得部件55、60、65适当定位，装配不依赖于肩部相对于一个或两个臂60、65所在的位置。因而，滚压抛光产生两个唇边(一内唇边135a和一外唇边135b)，唇边与每个臂60、65重叠。两个唇边135a、135b共同防止臂60、65相对于连接件55的轴向运动。
图8和8a显示了将臂60连接到连接件55上的又另一种方法。参见图8，单个型模155形成在连接件55上。型模155是连接件55的直径减少部分80的变形，其在连接件55的周围完全延伸。臂60放置在连接件55的端部，直到它邻接第一型模155。然后，第二型模160在臂60上形成，相对于连接件55固定其轴向位置，如图8a所示。在第二臂60上重复该过程。与在此所述的其他方法一样，夹具可用于将多个部件55、60、65支撑在它们所要求的位置，从而允许两个臂60、65的同时连接。
型模可以以任何已知的方式形成，只要它们能够保持臂60、65的位置。轴向加压给连接件，使得向外(径向)的材料变形能够形成型模。在另一个系统中，供给高压流体到连接件55的内部，连接件在夹具内受到约束而形成型模。高压流体用于在连接件55内形成型模，臂60、65在它们所要求的位置。一个普通的技术人员应当认识到，形成型模的许多方法都是有效的，都能够用来形成在此所述的杆臂15。
虽然已经参考一定的优选实施例详细描述了本发明，但是，变形和修改都在本发明如下面的权利要求书所描述和限定的范围和精神内。