CN103775154A - 一种液压式可变气门摇臂系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压式可变气门摇臂系统，包括气门顶杆、摇臂座、摇臂、柱塞和摇臂轴，摇臂座可以限定摇臂的纵向位移与气门顶杆的水平位移，摇臂外表面沿轴向设有第二导向长孔，摇臂腔体内设有可沿轴向移动的柱塞，柱塞内设有第一油道、第二油道和轴孔，柱塞与摇臂腔体之间形成第一油腔和第二油腔，摇臂轴内部设有第三油道和第四油道，第三油道通过一环形凹槽与第一油道匹配相通，第四油道通过另一环形凹槽与第二油道匹配相通，本发明利用液压控制摇臂内部柱塞的运动，从而带动摇臂轴改变摇臂支点的运动规律，最终实现气门升程的可变。本发明适应范围广，能耗低，控制简单，有利于可变配气技术在发动机上的推广。

Description

一种液压式可变气门摇臂系统

技术领域

本发明涉及一种发动机可变气门液压执行机构。

背景技术

内燃机至今仍然是热效率最高、单位体积和单位重量功率最大的原动机，应用非常广泛，然而随着世界能源的逐渐短缺以及环境资源的不断恶化，我们需要内燃机满足更严格的排放法规。传统内燃机采取固定型线的凸轮驱动气门，这使得内燃机的排放与油耗并不能在所有的工况点达到最佳，因此，大多新型内燃机都采用可变气门技术控制排放，降低油耗。

可变气门技术目前主要分为基于凸轮的可变配气技术及无凸轮配气技术。前者又可细分为基于凸轮的机械可变配气技术和基于凸轮的电液可变配气技术，其中，基于凸轮的机械可变配气技术主要通过一系列的凸轮和齿轮来改变气门的运动规律，因此结构相对简单，响应速度快，但是因为保留了凸轮，其气门只是相对可变，并不能任意可变，而基于凸轮的电液可变配气技术，气门行程一部分由凸轮提供，另一部分由液压弹性改变，其气门可变程度更灵活，耗能也较低。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供一种液压式可变气门摇臂系统，该系统主要由摇臂座、摇臂、柱塞、气门顶杆、摇臂轴构成，利用液压控制柱塞的运动，从而改变摇臂支点的位置，实现气门升程的可变，本发明适应范围广，能耗低，控制简单，有利于可变配气技术在发动机上的推广。

为了解决上述技术问题，本发明一种液压式可变气门摇臂系统，包括气门顶杆、摇臂座、摇臂、柱塞和摇臂轴，所述摇臂座上、沿水平方向设有导向槽、沿竖直方向设有导向孔，所述导向槽的两个侧壁上分别设有水平方向的第一导向长孔；所述气门顶杆设置在所述导向孔中，所述气门顶杆的一端与所述摇臂铰接，所述气门顶杆可以沿所述导向孔滑动；所述摇臂设置在所述导向槽中，所述摇臂的中部设有第二导向长孔，所述摇臂内设有用于放置柱塞的圆柱形腔体，所述柱塞的长度小于所述圆柱形腔体的长度，所述柱塞可在所述圆柱形腔体内轴向移动，所述柱塞的两端与所述摇臂之间分别形成有第一油腔和第二油腔，所述柱塞两端到所述第二导向长孔长度大于所述柱塞两端到所述圆柱形腔体的长度，以免移动过程中第一油腔或者第二油腔与外界相通；所述柱塞的中部设有径向通孔，所述柱塞内沿轴向上依次设有第一油道和第二油道，所述第一油道自所述柱塞一端的第一油腔至所述径向通孔的内回转表面，所述第二油道自所述径向通孔的内回转表面至所述柱塞另一端的第二油腔；所述径向通孔将所述第一油道和所述第二油道连通；所述第二导向长孔轴线穿过所述径向通孔，所述第二导向长孔轴线和所述径向通孔的中心线在气门关闭状态下与所述第一导向长孔的水平对称线高度相同；所述摇臂轴穿过所述摇臂座上的导向槽和第一导向长孔、所述摇臂上的第二导向长孔及所述柱塞上的径向通孔，并与所述径向通孔转动配合，所述摇臂轴通过第一卡簧和第二卡簧实现摇臂轴的轴向定位，所述摇臂轴内设有第三油道和第四油道，所述摇臂轴的外回转表面上设有第一环形凹槽和第二环形凹槽，所述第一环形凹槽和第二环形凹槽是相互独立的；所述第一环形凹槽和所述第二环形凹槽的位置分别与所述第一油道和第二油道的位置对正；所述第三油道自所述摇臂轴的一端至所述第一环形凹槽，所述第四油道自第二环形凹槽至所述摇臂轴的另一端；所述第三油道连接外部控制源与所述第一环形凹槽，所述第四油道连接外部控制源与所述第二环形凹槽；所述柱塞在液压力的作用下可以相对于摇臂轴向移动，并带动摇臂轴运动。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明为液压式可变气门摇臂系统，通过改变液压力的方向驱动摇臂轴支点，实现气门升程的可变，能耗低，控制简单，有利于可变配气技术在发动机上的推广。

附图说明

图1是本发明液压式可变气门摇臂系统的结构示意图；

图2是图1中A-A所示位置的剖面图；

图3是图1中所示摇臂座的主视图；

图4是图3所示摇臂座的左视图；

图5是图1中所示摇臂和气门顶杆的结构示意图；

图6是图5中所示摇臂的左视图；

图7是图1中所示柱塞放大的主视图；

图8是图7所示柱塞的左视图；

图9是图1中所示摇臂轴放大的端向视图；

图10是图9所示摇臂轴的轴向视图。

图中：

1-气门顶杆        2-摇臂座          21-导向槽         22-第一导向长孔

23-导向孔         3-第一油腔        4-摇臂            41-圆柱形腔体

42-第二导向长孔   5-柱塞            51-径向通孔       6-摇臂轴

61-第一卡簧       62-第二卡簧       7-第二油腔        8-第一油道

9-第二油道        10-第一卡簧安装槽 11-第三油道       12-第四油道

13-第二卡簧安装槽 14-第一环形凹槽   15-第二环形凹槽   16-第三通孔

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。

如图1和图2所示，本发明一种液压式可变气门摇臂系统，包括气门顶杆1、摇臂座2、摇臂4、柱塞5和摇臂轴6，

如图3和图4所示，所述摇臂座2上、沿水平方向设有导向槽21、沿竖直方向设有导向孔23，所述导向槽21的两个侧壁上分别设有水平方向的第一导向长孔22；

如图1和图2所示，所述气门顶杆1设置在所述导向孔23中，所述气门顶杆1的一端与所述摇臂4铰接，所述气门顶杆1可以沿所述导向孔23滑动，所述摇臂4设置在所述导向槽21中。

如图5和图6所示，所述摇臂4的中部设有第二导向长孔42，所述摇臂4内设有用于放置柱塞5的圆柱形腔体41，所述柱塞5的长度小于所述圆柱形腔体的长度，所述第一导向长孔22的长度大于所述圆柱形腔体41与所述柱塞5的长度之差，所述柱塞5两端到所述第二导向长孔42长度大于所述柱塞5两端到所述圆柱形腔体41的长度。所述柱塞5可在所述圆柱形腔体41内轴向移动，所述柱塞5的两端与所述摇臂4之间分别形成有第一油腔3和第二油腔7，如图1所示。

如图7和图8所示，所述柱塞5的中部设有径向通孔51，所述柱塞5内沿轴向上依次设有第一油道8和第二油道9，所述第一油道8自所述柱塞5一端的第一油腔3至所述径向通孔51的内回转表面，所述第二油道9自所述径向通孔51的内回转表面至所述柱塞5另一端的第二油腔7；所述径向通孔51将所述第一油道8和所述第二油道9连通。

如图1和图2所示，所述第二导向长孔42轴线穿过所述径向通孔51，所述第二导向长孔42轴线和所述径向通孔51的中心线在气门关闭状态下与所述第一导向长孔22的水平对称线高度相同，所述摇臂轴6穿过所述摇臂座2上的导向槽21和第一导向长孔22、所述摇臂4上的第二导向长孔42及所述柱塞5上的径向通孔51，并与所述径向通孔51转动配合，所述摇臂轴6通过第一卡簧和第二卡簧实现摇臂轴6的轴向定位，图10中示出了第一卡簧安装槽10和第二卡簧安装槽13。

如图9和图10所示，所述摇臂轴6内设有第三油道11和第四油道12，所述摇臂轴6的外回转表面上设有第一环形凹槽14和第二环形凹槽15，所述第一环形凹槽14和第二环形凹槽15是相互独立的；所述第一环形凹槽14和所述第二环形凹槽15的位置分别与所述第一油道8和第二油道9的位置对正；所述第三油道11自所述摇臂轴6的一端至所述第一环形凹槽14，所述第四油道12自第二环形凹槽15至所述摇臂轴6的另一端，所述第三油道11通过第一环形凹槽14与第一油道8匹配相通，所述第四油道12通过第二环形凹槽15与所述第二油道9匹配相通，所述第三油道11连接外部控制源与所述第一环形凹槽14，所述第四油道12连接外部控制源与所述第二环形凹槽15，如图9所示，第三油道11与第一环形凹槽14的连接段和第四油道12与第二环形凹槽15的连接段均分别有第三通孔16。所述柱塞5在液压力的作用下可以相对于摇臂4轴向移动，并带动摇臂轴6运动。

本发明液压式可变气门摇臂系统的工作过程如下：

当摇臂轴6内部的第三油道11进油，第四油道12回油时，与此相连的第一油腔3增大，第二油腔7减小，摇臂4内部的柱塞5在液压力的作用下带动摇臂轴6向第二油腔7移动，摇臂支点与气门顶杆1之间距离变小，气门升程变大。

当摇臂轴6内部的第三油道11和第四油道12封闭时，与此相连的第一油腔3和第二油腔7不变，摇臂4内部的柱塞5相对于摇臂4不变，摇臂支点与气门顶杆1之间距离不变，气门升程基本不变。

当摇臂轴6内部的第三油道11回油，第四油道12进油时，与此相连的第一油腔3减小，第二油腔7增大，摇臂4内部的柱塞5在液压力的作用下带动摇臂轴6向第一油腔3移动，摇臂支点与气门顶杆1之间距离变大，气门升程变小。

综上，本发明液压式可变气门摇臂系统主要是通过改变液压力的方向驱动摇臂轴支点，从而实现气门升程的可变，具有能耗低、控制简单的特点，有利于可变配气技术在发动机上的推广。

尽管上面结合图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以作出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (3)

1.一种液压式可变气门摇臂系统，包括气门顶杆（1）、摇臂座（2）、摇臂（4）、柱塞(5)和摇臂轴（6），其特征在于，

所述摇臂座（2）上沿水平方向设有导向槽（21）、沿竖直方向设有导向孔（23），所述导向槽（21）的两个侧壁上分别设有水平方向的第一导向长孔（22）；

所述气门顶杆（1）设置在所述导向孔（23）中，所述气门顶杆（1）的一端与所述摇臂（4）铰接，所述气门顶杆（1）可以沿所述导向孔（23）滑动；

所述摇臂（4）设置在所述导向槽（21）中，所述摇臂（4）的中部设有第二导向长孔（42），所述摇臂（4）内设有用于放置柱塞（5）的圆柱形腔体（41），所述柱塞（5）的长度小于所述圆柱形腔体（41）的长度，所述柱塞（5）可在所述圆柱形腔体（41）内轴向移动，所述柱塞（5）的两端与所述摇臂（4）之间分别形成有第一油腔（3）和第二油腔（7）；

所述柱塞（5）的中部设有径向通孔（51），所述柱塞（5）内沿轴向上依次设有第一油道（8）和第二油道（9），所述第一油道（8）自所述柱塞（5）一端的第一油腔（3）至所述径向通孔（51）的内回转表面，所述第二油道（9）自所述径向通孔（51）的内回转表面至所述柱塞（5）另一端的第二油腔（7）；所述径向通孔（51）将所述第一油道（8）和所述第二油道（9）连通；

所述第二导向长孔（42）轴线穿过所述径向通孔（51），所述第二导向长孔（42）轴线和所述径向通孔（51）的中心线在气门关闭状态下与所述第一导向长孔（22）的水平对称线高度相同；

所述摇臂轴（6）穿过所述摇臂座（2）上的导向槽（21）和第一导向长孔（22）、所述摇臂（4）上的第二导向长孔（42）及所述柱塞（5）上的径向通孔（51），并与所述径向通孔（51）转动配合，所述摇臂轴（6）通过第一卡簧和第二卡簧实现摇臂轴（6）的轴向定位，所述摇臂轴（6）内设有第三油道（11）和第四油道（12），所述摇臂轴（6）的外回转表面上设有第一环形凹槽（14）和第二环形凹槽（15），所述第一环形凹槽（14）和第二环形凹槽（15）是相互独立的；

所述第一环形凹槽（14）和所述第二环形凹槽（15）的位置分别与所述第一油道（8）和第二油道（9）的位置对正；所述第三油道（11）自所述摇臂轴（6）的一端至所述第一环形凹槽（14），所述第四油道自第二环形凹槽（15）至所述摇臂轴（6）的另一端；

所述第三油道（11）连接外部控制源与所述第一环形凹槽（14），所述第四油道（12）连接外部控制源与所述第二环形凹槽（15）；

所述柱塞（5）在液压力的作用下可以相对于摇臂（4）轴向移动，并带动摇臂轴（6）运动。

2.根据权利要求1所述液压式可变气门摇臂系统，其特征在于，所述第一导向长孔（22）的长度大于所述圆柱形腔体与所述柱塞（5）的长度之差。

3.根据权利要求1所述液压式可变气门摇臂系统，其特征在于，所述柱塞（5）两端到所述第二导向长孔（42）长度大于所述柱塞（5）两端到所述圆柱形腔体（41）的长度。

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