CN101161998B - 车辆停缸系统和使用该停缸系统的可变气门升程系统 - Google Patents

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Abstract

用于车辆的停缸系统和可变气门升程系统被制造成具有端枢轴结构，其同时控制两个气门。该结构由于闭锁销不受到剪切力，保证了可靠性，且通过减少部件的数量提供了优良的装配性能且降低了成本。这样的停缸系统可包括具有供油孔的摇臂轴，摇臂，中间臂，及当油压经由供油孔而工作时将摇臂与中间臂分离的闭锁部分。

Description

车辆停缸系统和使用该停缸系统的可变气门升程系统
技术领域
本发明涉及车辆停缸系统和使用该停缸系统的可变气门升程系统，更具体地，涉及由可同时控制两个气门的端枢轴结构制成的停缸系统。
背景技术
目前，由于油价的上涨，大量使用可变配气机构来提高汽油车燃油效率的技术已经得到了应用。停缸技术作为众多可变配气机构技术之一，它根据发动机的负载情况来停用一部分不必要的气缸，从而降低泵浦流失和摩擦损失。
为了使停缸系统得到有效应用，必须提供用来完全消除各个停止气缸的气门升程的装置，且此装置应该满足以下功能和要求：(1)可以实现普通凸轮和零升程凸轮之间的转换；(2)普通凸轮和零升程凸轮之间的转换应该在发动机的一次循环内完成；(3)不能向气门转换加载机械强制和额外压力；(4)提供正常水平的强度和耐久度；(5)保持气门的间隙。
停缸系统已经有了大量的产品，并且主要应用于大排量的发动机，例如V8和V6。但是，现有系统具有很多的缺陷。例如，有些系统适用于挺杆式发动机，但不适用于顶置凸轮轴(OHC)式发动机；确切的说，其具有顶置式气门(OHV)类型的特性。有些系统使用滑销连接的结构，它的缺点在于，如果提供油压以分离滑动销，那么在相反销的复位弹簧上产生压力，从而导致持续地滑动接触。其它摆臂式的装置则要求为各个气门安装相应的闭锁系统。
发明内容
本发明的实施例提供了满足了以上要求的车辆停缸系统，系统通过使用新设计的闭锁部分改进了发动机的性能，其中将闭锁部分安装在端枢轴式摇臂和中间臂上，以在发动机以低速和高速旋转时改变气门升程，其中该摇臂同时控制四气门发动机中的两个气门，并且，可变气门升程系统使用该车辆停缸系统。
在本发明的示例性实施例中，提供了停缸系统，该系统包括：带供油孔的摇臂轴；摇臂，其后部与所述摇臂轴铰接，使得所述摇臂的前部驱动气门；中间臂，其中将轴承安装在该中间臂的前部，以与凸轮滚动接触，且该中间臂的后端与所述摇臂轴铰接；和闭锁部分，当油压经由所述供油孔工作时，该闭锁部分将所述摇臂从所述中间臂分离。
如另一个示例性实施例，在所述摇臂轴内形成中空部分，以允许油流动并在所述摇臂轴上形成所述供油孔，所述中间臂与所述摇臂轴铰接。
如另一个示例性实施例，所述摇臂以固定间隔并列地形成在所述车辆停缸系统的两侧，以操作两个气门，且将所述摇臂的前底部连接至U形支架。
此外，所述闭锁部分设置在所述中间部分的前端的所述轴承的底部，以允许所述中间臂和所述摇臂彼此分别地工作或者通过所述油压而整体地工作。
此外，闭锁部分包括：弹簧支撑部分，其插入安装在所述中间臂的前端的所述轴承的底部，且包括向前突出的突起；复位弹簧，其由所述突起穿过且支撑；和闭锁销，其后部由所述复位弹簧弹性地支撑，且该闭锁销的前部从所述后部的两端以向前方向而弯曲。
另外，所述闭锁销的前部弯曲地形成，且沿着垂直方向在所述闭锁销的后部的中间形成突出部分。
此外，所述油压经由所述供油孔和油槽而工作，其中该油槽的一端与所述中间臂的后部的内圆周表面上的所述供油孔连通，而该油槽的另一端倾斜地形成，使得油从所述一端提供至所述闭锁销的所述突出部分之前。
此外，所述摇臂包括形成以与所述摇臂轴铰接的铰接部分，气门接触部分，及零升程衬块，其中，该气门接触部分的前部形成以驱动所述气门，而该零升程衬块形成在所述铰接部分和所述气门接触部分之间以在没有气门升程时保持气门间隙。
为了实现本发明的另一个目标，提供了一种使用上述车辆停缸系统的可变气门升程系统，该系统包括：用于低升程的突出端，其形成在所述闭锁销的前部；和用于高升程的台阶部分，其以向后方向形成在所述突出端的底部，在正常油压经由所述供油孔而工作时，用于低升程的所述突出端由所述摇臂固定，以操作所述气门处于低升程，反之，当所述油压没有工作时，用于高升程的所述台阶部分由所述摇臂而固定，以操作所述气门处于高升程。
另外，经由所述供油孔而工作的所述油压比所述停缸系统的油压小，从而不将所述摇臂与所述中间臂分离。
同时，如另一个示例性实施例中的车辆停缸系统包括：形成在所述中间臂的前底部的通孔；插入所述通孔的气缸闭锁销；复位弹簧，其形成在所述闭锁销的后部以在水平方向弹性地支撑所述闭锁销；和弹簧支撑部，其包括向前突出的突起，以支撑所述复位弹簧。
此外，所述摇臂以固定间隔并列地形成在所述车辆停缸系统的两侧，且所述摇臂的前底部连接至U形连接支架以整体地操作，且紧固凹槽形成在所述连接支架的中部，其上所述闭锁销通过所述复位弹簧而突出，从而所述摇臂和所述中间臂整体地工作，反之，如果通过接收所述油压将所述闭锁销的前端以向后方向(朝向所述紧固凹槽的内部)移动，那么所述摇臂和所述中间臂彼此分离地工作。
此外，所述闭锁销包括插入所述通孔且在前后方向上移动的活塞，以及在所述活塞的后端的圆周上径向地突出的紧固端。
另外，所述油压经由所述供油孔和油槽而工作，其中该油槽的一端与所述中间臂的后部的内圆周表面上的所述供油孔连通，而该油槽的另一端倾斜地形成，使得油从所述一端提供至所述闭锁销的所述突出部分之前。
附图说明
图1为示出了根据本发明的车辆停缸系统的示意性实施例的透视图；
图2为示出了根据本发明的停缸系统的示意性实施例的分解透视图；
图3为示出了当油压工作时，根据本发明的示意性实施例的停缸系统的工作状态的剖视图；
图4为示出了当油压不工作时，根据本发明的示意性实施例的停缸系统工作状态的剖视图；
图5为示出了根据本发明的可变气门升程系统的透视图；
图6为根据本发明的示意性实施例的可变气门升程系统的分解透视图；
图7为示出了当油压工作时，根据本发明的示意性实施例的可变气门升程系统的工作状态的剖视图；
图8为示出了当油压不工作时，根据本发明的示意性实施例的可变气门升程系统的工作状态的剖视图；
图9为示出了根据本发明的车辆停缸系统的另一实施例的透视图；
图10为图9中停缸系统的分解透视图；
图11为示出了当油压工作时，图9中的停缸系统的工作状态的剖视图；
图12为示出了当油压不工作时，图9中的停缸系统的工作状态的剖视图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图对本发明的示例性实施例进行详细说明。
本发明的目的在于，当发动机低速和高速运转时，通过使用安装在末端枢轴型摇臂10和中间臂11上的闭锁部分12来改变气门升程，从而提高发动机的性能。
根据本发明的示例性实施例的停缸系统包括摇臂轴13，与两个气门相连的摇臂10，及中间臂11，其中中间臂11的后部与摇臂10的中间的摇臂轴13铰接。摇臂10包括被摇臂轴13穿透的铰接部分10a。气门接触部分10b形成为其厚度从铰接部分10a到前端逐渐变薄。零升程衬块10c被设置在零升程凸轮轮廓下方，并位于铰接部分10a和气门接触部分10b之间。U形连接支架以固定间隔连接两个气门接触部分10b。这里，如图1，3，5和7所示，形成在摇臂10中间的中间臂11被插入并容纳在U形连接支架14上，即，中间臂几乎完全水平地插入摇臂10中，而没有伸出。当气门零升程时，零升程衬块10c使用零升程衬块10来精确地保持气门间隙。
通过这种结构，可以防止气门在发动机热态时被打开，并且可以围绕凸轮的基圆将闭锁销19平滑的插入和取出。
将主轴承15安装在中间臂11的前端，并且将常规凸轮轮廓设置在主轴承15上方，从而配置成在升程区域内彼此总是滚动接触。此外，插入到中间臂11底部的闭锁部分12包括弹簧支撑部分18和闭锁销19，其中弹簧支撑部分18支撑复位弹簧17。闭锁销19通过油压和复位弹簧17而前后移动，从而控制摇臂10和中间臂11的操作。
弹簧支撑部分18具有T形剖面，其前部穿过复位弹簧17以对该弹簧进行支撑，同时，该弹簧支撑部分18限制闭锁销19向后运动。U形闭锁销19包括垂直于该销19的内底面的并在该内底面的中部形成的突出部分19a，且复位弹簧17的前部支撑闭锁销19的后表面。
通过摇臂轴13的一侧上形成的供油孔20来向闭锁销19提供油压。在摇臂轴13内形成中空部分。油槽21的一端与供油孔20连通，另一端从中间臂11的铰接部分10a到闭锁销19的突出部分19a的前端倾斜地形成。
对于中间臂11的闭锁部分12形成在主轴承15的下方的结构，可显著地缩短可变气门升程系统的长度，从而改进发动机的安装性能。此外，可通过减小作用于摇臂上的力矩来提高机械强度。
在下文中将对根据本发明的示例性实施例的停缸系统的工作进行说明。
如果没有通过油槽21传递油压，那么闭锁销19被复位弹簧17的弹力压向前方，且闭锁销19的前部从中间臂11突出至摇臂10的连接支架14，从而使中间臂11和摇臂10整体运动。
与之相反，如果油压工作，那么通过经由油槽21流入的油将闭锁销19推动向后运动，且摇臂10和中间臂11的运动彼此分离，导致没有气门升程。即，中间臂11处于空转，通过与外界相连的弹簧而与凸轮持续接触，且摇臂10没有运动，从而处于停缸。
对于该配置，通过单个闭锁系统控制两个气门，减少了零件数量且简化了结构和装配。此外，由于闭锁销19不承受剪切力，而只承受压力，因此该设计更坚固。此外，由于两个气门同时工作，所以就制造成本而言，比单独控制的气门更可取。
此外，由于易于保证油的流程，并且结构得到了简化，因此可以提高闭锁装置的可靠性。另外，由于常规凸轮总是滚动接触，所以可减少机械摩擦。
根据本发明的车辆停缸系统的另一示例性实施例，如同优选实施例一样，摇臂10、中间臂11和闭锁部分12具有相同的构造和操作。在下文中将参考图9等对本实施例与上述第一实施例的区别进行说明。
闭锁部分12插入的空间位于中间臂11的底部，并且在中间臂的前底部形成圆柱形通孔22。闭锁销290形成为稍微不同于第一个装置的汽缸形式，闭锁销290包括插入通孔22中并在前后方向移动的活塞290a。紧固端290b在活塞290a的后端圆周面上径向地伸出。这里，紧固端290b由复位弹簧17弹性地支撑，且紧固端290b包括位于直径面中间的安装凹槽23，在该安装凹槽23中插入复位弹簧17。
紧固凹槽24形成于U形连接支架14的中部，活塞290a被复位弹簧17的弹性力向外推动时，活塞290a的前部被固定于紧固凹槽14。油槽21的一端和供油孔20连通，而油槽21的另一端从中间臂11的铰接部分10a到闭锁销19的紧固端290b的前端倾斜地形成。这里，经由供油孔20向前的油压以向后方向作用于紧固端290b的前面。
在上述结构中，如果油压作用于紧固端290b上，则紧固端290b向后运动(朝向摇臂轴)，使得活塞290a脱离紧固凹槽24，从而将中间臂11和摇臂10分离，导致气门零升程。相反，如果油压没有作用于紧固端290b，紧固端290b被压缩的复位弹簧17产生的弹性力向前推动，因此，活塞290a的前部被固定于紧固凹槽24，使得中间臂11和摇臂10整体工作，从而通过主轴承15和凸轮接触来同时使两个气门运动。
图5和图6示出了本发明的另一示例性实施例的可变气门升程系统。根据本发明的可变气门升程系统目的在于通过改变气门的升程来提高发动机的性能，当发动机高速运转时，将气门改变到高升程，当发动机低速运转时，将气门改变到低升程，以在升程区域内实现吸气量的最优化。这里，用于低升程的突出端191形成于可变气门升程系统中闭锁销190的两个前部上，用于高升程的台阶部分192形成于突出端191的底部。通过摇臂轴13的中空部分提供的油压由电磁阀来控制，并由压力控制阀来调节。
将参照图7和图8对根据本发明的上述配置的可变气门升程系统的工作状态进行说明，图7和图8示出了根据本发明的如上所述地配置的可变气门升程系统的工作状态。
当油压作用于闭锁部分时，由于摇臂10与中间臂11彼此分离，所以停缸系统阻止凸轮轴的旋转力传递至气门。在发动机低速运转过程中，当油压小于使得摇臂10和中间臂11彼此不分离的油压程度时，或者当油压没有工作，而闭锁销190的突出端191固定于摇臂10的连接支架14上时，可变气门升程系统将气门改变至高升程或低升程。
如果油压没有通过油槽21传递，闭锁销190被复位弹簧17的弹性力向前推，并且闭锁销190的前部从中间臂11伸出到摇臂10的连接支架14，从而使中间臂11和摇臂10整体运动。这里，形成于闭锁销190前端的用于高升程的台阶部分192，由摇臂10上的连接支架14固定。相反，如果预定油压工作，则通过经由油槽21引入的油将闭锁销190向后运动，且闭锁销190前端的用于低升程的突出端191由摇臂10的连接支架14固定，从而降低气门升程。即，中间臂11处于空转，通过与外界相连的弹簧而与凸轮持续接触，且摇臂10与中间臂11以低升程状态整体地运动。
对于上述示例性实施例的装置，本发明在发动机低速或高速运转时，通过应用简单的闭锁销190来改变气门升程，从而提高发动机的性能。
如上所述，根据本发明的车辆停缸系统和车辆可变气门升程系统具有如下优点。
(1)通过独立的闭锁系统来操作两个气门，可减少零件的数量，且简化结构和装配。
(2)由于闭锁销只承受压力，而不承受剪切力，所以有利于系统的强度设计。此外，由于两个气门同时工作，就制造成本而言，比单独控制的气门更可取。
(3)由于易于保证油的流程，并且结构得到了简化，因此可提高闭锁装置的可靠性。另外，由于普通凸轮总是滚动接触，所以可减少机械摩擦。
(4)当发动机在低速或者高速运转时，通过在闭锁销的前端应用简化结构的用于低升程的突出端来改变气门升程，可提高发动机的性能。
(5)由于将中间臂插入以通过U形支架容纳在摇臂中，且可通过摇臂得零升程衬块精确地保持气门间隙，当发动机处于热态时可防止气门被打开，且围绕凸轮的基圆平滑地插入或取出闭锁销。
(6)由于中间臂的闭锁部分位于主轴承的下方，因此可以显著的缩短可变气门升程系统的长度，进而提高发动机的安装性能。此外，可通过减少作用于摇臂上的力矩来提高机械强度。
如上所述，已经对本发明的优选装置进行了描述和说明，然而，本发明并不限于此，应该清楚，本领域的技术人员可不偏离所附权利要求所限定的本发明的实质和技术范围而对本发明进行各种修改和改变。

Claims (14)

1.一种车辆停缸系统，包括：
带供油孔的摇臂轴；
摇臂，其后部与所述摇臂轴铰接，使得所述摇臂的前部驱动气门；
中间臂，其中将轴承安装在该中间臂的前部，以与凸轮滚动接触，且该中间臂的后端与所述摇臂轴铰接；和
闭锁部分，当油压经由所述供油孔工作时，该闭锁部分将所述摇臂从所述中间臂分离，
其中所述闭锁部分包括：
弹簧支撑部分，其插入安装在所述中间臂的前端的所述轴承的底部，且包括向前突出的突起；
复位弹簧，其由所述突起穿过且支撑；和
闭锁销，其后部由所述复位弹簧弹性地支撑，且该闭锁销的前部从所述后部的两端以向前方向而弯曲。
2.根据权利要求1所述的车辆停缸系统，其中在所述摇臂轴内形成中空部分，以允许油流动并在所述摇臂轴上形成所述供油孔，所述中间臂与所述摇臂轴铰接。
3.根据权利要求1所述的车辆停缸系统，其中所述摇臂以固定间隔并列地形成在所述车辆停缸系统的两侧，以操作两个气门，且将所述中间臂设置在所述摇臂的前端的下方。
4.根据权利要求3所述的车辆停缸系统，其中连接支架整体地形成在所述摇臂前端的下方，从而所述中间臂被设置在所述摇臂的中间。
5.根据权利要求1所述的车辆停缸系统，其中将所述闭锁部分设置在所述中间臂的前端的所述轴承的底部，以允许所述中间臂和所述摇臂彼此分别地工作或者通过所述油压而整体地工作。 
6.根据权利要求1所述的车辆停缸系统，其中所述闭锁销的前部弯曲地形成，且沿着垂直方向在所述闭锁销的后部的中间形成突出部分。
7.根据权利要求6所述的车辆停缸系统，其中所述油压经由所述供油孔和油槽而工作，其中该油槽的一端与所述中间臂的后部的内圆周表面上的所述供油孔连通，而该油槽的另一端倾斜地形成，使得油从所述一端提供至所述闭锁销的所述突出部分之前。
8.根据权利要求1所述的车辆停缸系统，其中所述摇臂包括形成以与所述摇臂轴铰接的铰接部分，气门接触部分，及零升程衬块，其中，该气门接触部分的前部形成以驱动所述气门，而该零升程衬块形成在所述铰接部分和所述气门接触部分之间以在没有气门升程时保持气门间隙。
9.一种使用根据权利要求1所述的车辆停缸系统的可变气门升程系统，该系统包括：
用于低升程的突出端，其形成在所述闭锁销的前部；和
用于高升程的台阶部分，其以向后方向形成在所述突出端的底部，
在正常油压经由所述供油孔而工作时，用于低升程的所述突出端由所述摇臂固定，以操作所述气门处于低升程，反之，当所述油压没有工作时，用于高升程的所述台阶部分由所述摇臂而固定，以操作所述气门处于高升程。
10.根据权利要求9所述的使用车辆停缸系统的可变气门升程系统，其中经由所述供油孔而工作的所述油压比所述停缸系统的油压小，从而不将所述摇臂与所述中间臂分离。
11.一种车辆停缸系统，包括：
带供油孔的摇臂轴；
摇臂，其后部与所述摇臂轴铰接，使得所述摇臂的前部驱动气门； 
中间臂，其中将轴承安装在该中间臂的前部，以与凸轮滚动接触，且该中间臂的后端与所述摇臂轴铰接；和
闭锁部分，当油压经由所述供油孔工作时，该闭锁部分将所述摇臂从所述中间臂分离，
其中所述闭锁部分包括：
形成在所述中间臂的前底部的通孔；
插入所述通孔的气缸闭锁销；
复位弹簧，其形成在所述闭锁销的后部以在水平方向弹性地支撑所述闭锁销；和
弹簧支撑部，其包括向前突出的突起，以支撑所述复位弹簧。
12.根据权利要求11所述的车辆停缸系统，其中：
所述摇臂以固定间隔并列地形成在所述车辆停缸系统的两侧，且所述摇臂的前底部连接至U形连接支架以整体地操作，且
紧固凹槽形成在所述连接支架的中部，其上所述闭锁销通过所述复位弹簧而突出，从而所述摇臂和所述中间臂整体地工作，反之，如果通过接收所述油压将所述闭锁销的前端以向后方向移动，即朝向所述紧固凹槽的内部移动，那么所述摇臂和所述中间臂彼此分离地工作。
13.根据权利要求11所述的车辆停缸系统，其中所述闭锁销包括插入所述通孔且在前后方向上移动的活塞，以及在所述活塞的后端的圆周上径向地突出的紧固端。
14.根据权利要求12所述的车辆停缸系统，其中所述油压经由所述供油孔和油槽而工作，其中该油槽的一端与所述中间臂的后部的内圆周表面上的所述供油孔连通，而该油槽的另一端倾斜地形成，使得油从所述一端提供至所述闭锁销的所述突出部分之前。 
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